Dextranes amphiphiles : adsorption aux interfaces liquide/liquide et application à la stabilisation d'émulsions

Amphiphilic dextran : adsorption to liquid/liquid interfaces and application for emulsions stabilisation

• Auteur / Autrice : Elise Rotureau
• Direction : Edith Dellacherie
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL

Mots clés

Mots clés contrôlés

Surfactants

Émulsifiants

Composés amphiphiles

Dextranes

Résumé

Au cours de ces travaux, nous avons utilisé comme tensioactifs des dérivés amphiphiles d'un polysaccharide neutre, le dextrane. Ces dérivés hydrophobes, biocompatibles et biodégradables, ont été utilisés en tant que tensioactifs et émulsifiants. Les dextranes amphiphiles sont obtenus par réaction d'un époxyalcane sur les groupements hydroxyles des motifs glucose. La masse molaire, la longueur de chaîne alkyles et le taux de modification sont variables. Certains dérivés ont subi une modification supplémentaire suite au greffage de groupements ioniques propylsulfonates de sodium. L'abaissement de la tension interfaciale et superficielle en fonction du temps a été déterminé à l'aide d'un tensiomètre dynamique. Aux moyens d'équations adaptées aux processus limités par diffusion, les valeurs de tension à l'équilibre ainsi que différents paramètres décrivant la cinétique d'adsorption ont été déterminés selon la nature du polymère. Des expériences en rhéologie interfaciale qui informent sur l'élasticité des couches de polymère adsorbé ont également été réalisées Les émulsions Huile dans Eau ont été préparées par sonification en présence des polymères tensioactifs dans la phase aqueuse. La taille des gouttelettes au temps initial, le taux de recouvrement à l'interface et l'épaisseur de couche en polymère adsorbé ont été déterminés. Enfin, le vieillissement des émulsions est principalement le mûrissement d'Ostwald. Le taux de mûrissement d'Ostwald est directement proportionnel à la valeur de la tension interfaciale à l'équilibre comme cela est prédit par la théorie de Lifshitz, Slyozov et Wagner.

Oil-in-water emulsions are thermodynamically uns table systems that can be kinetically stabilized by the use of water soluble surfactants. Ln the frame of our studies, we have used amphiphilic derivatives of dextran, a neutral polysaccharide. Hydrophobically modified dextrans are interesting for their biocompatibility and biodegradability and convenient for biomedical applications. Moreover they exhibit good surface active and emulsifying properties. The polymeric emulsifiers were synthesized by reacting aliphatic epoxides with dextran's hydroxyl groups. A family of water-soluble modified dextran was obtained varying their molecular weight, the length and the amount of grafted alkyl chains. Some of modified dextran were also modified by ionic groups thanks to the attachment of sodium sulfopropyl. The kinetics of interfaciql tension lowering was then determined with a dynamic tensiometer. By means of semi-empirical equation, the equilibrium value of interfacial tension was obtained by extrapolation to infinite time. The influence of different parameters has been investigated. These studies in tensiometry are supplemented by experiments in interfacial rheology which informs about the elasticity of adsorbed polymer layer. Oil-in-water emulsions were prepared by sonication in the presence of polymeric surfactants in the aqueous phase. Initial droplet size, thickness of the pol ymer layer and the amount of adsorbed pol ymer were determined in different emulsification conditions. Finally, the evolution of the average droplet size as a function of time allowed concluding that emulsion ageing occurred by Ostwald ripening. The rate of Ostwald ripening is directly proportional to the interfacial tension value at equilibrium as predicted by the equation of Lifshitz, Slyozov and Wagner.