Etude et propriétés dynamiques de solutions micellaires de tensioactifs fluorés et hydrogènes et de leurs mélanges

Study of the dynamic properties of micellar solutions of fluorinated and hydrogenated surfactants and of their mixtures

• Auteur / Autrice : Claude Oelschlaeger
• Direction : Sauveur Jean Candau, Gilles Waton
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Relaxation, Phénomènes de

Rhéologie

Surfactants

Micelles

Dynamique des fluides

Résumé

Dans ce travail, nous avons étudié l'influence de l'énergie de scission sur les propriétés structurales et dynamiques de solutions de micelles cylindriques. Nous avons pour cela fait appel à la technique de diffusion de lumière pour les propriétés structurales et aux techniques combinées de relaxation après saut de température et de rhéologie (ou diffusion dynamique de lumière) pour les propriétés dynamiques. Dans une première approche nous avons procédé à l'étude de mélanges de composition variable de deux tensioactifs, qui, séparément, forment des agrégats de courbure différente (micelles et vésicules). Nous avons mis en évidence l'existence d'un maximum du temps de relaxation viscoélastique lorsqu'on fait varier la composition du mélange. Ce comportement a été attribué à une transition, provoquée par l'accroissement de l'énergie de bout, entre les trois structures suivantes : Micelles linéaires enchevêtrées ® Micelles branchées enchevêtrées ® Réseau micellaire saturé. Dans une seconde approche, nous avons abordé l'étude des effets rhéo-épaississants que l'on observe pour des solutions de tensioactifs faiblement concentrées, à faible force ionique et présentant une forte énergie de scission. Les expériences de diffusion de lumière ont montré la présence d'agrégats de grande taille ( đ 100-200 nm) dans le domaine de concentration, où les systèmes présentent un effet rhéo-épaississant important. Les expériences de relaxation après saut de température et de rhéologie ont montré que tous les processus dynamiques sont accélérés par addition de sel. Nous avons obtenu un résultat fondamental : à savoir que deux des temps caractéristiques de l'effet rhéo-épaississant peuvent être identifiés à deux temps de relaxation après saut de température. Cette observation nous a permis de proposer une explication possible de l'effet rhéo-épaississant fondée sur une transition entre des morceaux de lamelles perforées et des rubans enchevêtrés, structures révélées par des expériences de cryo-microscopie.

We have studied the effect of the scission energy on the structural and dynamical properties of solutions of wormlike micelles. We have used dynamic and static light scattering experiments for the study of structural properties and combined T-Jump and rheology (or dynamic light scattering) techniques for the dynamical properties. In a first approach we have studied mixtures with variable composition of two surfactants which, separately form aggregates with different curvature (micelles and vesicles). We have shown the existence of a maximum of the viscoelastic relaxation time when the composition of the mixture is varied. This behavior has been assessed to a transition produced by the increased of the end-cap energy between the three following structures: Entangled linear micelles ® Entangled branched micelles ® Saturated network. In a second approach, we have studied the shear-thickening occurring for low ionic strength, for low concentration of surfactants with high scission energy. The light scattering experiments have revealed the presence of large aggregates ( đ 100-200 nm) in the concentration range where the systems exhibit a large shear-thickening. T-Jump and rheology experiments have shown that all the dynamical processes are accelerated by the addition of salt. We have obtained a fundamental result: i. E. That two characteristic times of the shear-thickening can be identified with two T-Jump relaxation times. This observation allowed us to suggest an explanation of the shear thickening effect based on a transition between patches of perforated lamellas and entangled ribbons, structures shown by Cryo-Tem experiments.