Structure et dynamique de microgels activés par des tensioactifs

Surfactant-activated microgels : structure and dynamics

• Auteur / Autrice : Sarah Goujard
• Direction : Michel Cloitre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physico-chimie
• Date : Soutenance le 20/12/2019
• Etablissement(s) : Paris Sciences et Lettres (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie des matériaux (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Chimie moléculaire, macromoléculaire, matériaux (Paris ; 2005-....) - Laboratoire Matière Molle et Chimie / MMC
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Ecole supérieure de physique et de chimie industrielles de la Ville de Paris (1882-....)
• Jury : Président / Présidente : Jean-François Joanny
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Michel Cloitre, Jean-François Joanny, Martin In, Valérie Ravaine, Jean-Marc Suau, Olga Philippova
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Martin In, Valérie Ravaine

Mots clés

Mots clés libres

Microgels fonctionnels

Physico-Chimie

Rhéologie

Propriétés optiques

Functional microgels

Physical chemistry

Rheology

Optical properties

Résumé

Cette thèse porte sur une nouvelle gamme d'additifs rhéologiques à seuil d’écoulement, utilisés comme fluide suspendant dans les produits d’hygiène personnelle. Ils sont composés de microgels (particules sphériques stimulables constituées d’un réseau polymère réticulé) en interaction avec des tensioactifs. L’objectif est de formuler des fluides à seuil d’écoulement (solide au repos, liquide lorsqu’une contrainte suffisante est appliquée) à pH respectueux de la peau. Nous établissons un lien entre la nature des interactions développées entre les microgels et les tensioactifs, le gonflement des microgels et les propriétés rhéologiques des suspensions. Un paramètre important est la nature chimique du réticulant qui conduit à différentes microstructures. Lorsque les fonctions acides carboxyliques du polymère sont faiblement chargées et que le tensioactif est anionique, les interactions développées sont de type hydrophobe et conduisent à un diagramme d’état très riche avec des domaines de fluide à seuil et l’observation d’une transition ré-entrante. L’addition d’un tensioactif cationique provoque une séparation de phase macroscopique. Les agrégats formés se redispersent en présence d’un excès de tensioactif.

The work focuses on a new range of rheological additives with yield stress, used as suspensivant fluids for personal care products. They are composed of microgels (spherical and deformable particles that consist of crosslinked polymer chains) in interaction with surfactants. The goal is to design yield stress fluids (solid at rest, liquid under a certain shear) at a pH respectful of the skin. We establish a link between the developed interactions between microgels and surfactants, the swelling of microgels and the rheological properties of the suspensions. A key parameter is the chemical nature of the crosslinker that leads to different microstructures. When mixing an anionic surfactant with microgels that are weakly charged by the carboxylic acid functions bared by polymer chains, hydrophobic interactions occur between the two components and a very rich state diagram arises with yield stress domains and the observation of a re-entrant transition. Adding a cationic surfactant to microgels provokes a macrophase separation. The formed aggregates are able to resolubilize in the presence of an excess of surfactants.