Emulsions formulées avec des particules de silice : caractérisation, stabilité, transfert de matière

Emulsions formulated with silica particles : characterization, stability, mass transfer

• Auteur / Autrice : Audrey Drelich
• Direction : Isabelle Pezron, François Gomez
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés industriels et développement durable
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Compiègne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Stabilité

Particules (matière)

Émulsions

Résumé

Le thème de ce projet de thèse est la formulation et la caractérisation d'émulsions préparées uniquement avec des particules de silice pyrogénique, sans émulsifiant tensioactif. L'objectif de ces travaux est de comprendre le rôle des particules sur la structure des émulsions. Différentes techniques telles que la microscopie optique, la calorimétrie, la tensiométrie et la rhéologie ont été utilisées pour caractériser les émulsions étudiées. Une première étude consacrée à la formulation a montré la possibilité de préparer des émulsions simples (e/h et h/e) et complexes (multiple et mixte) seulement avec des particules de silice, et a permis d'évaluer l'influence de paramètres de formulation tels que le degré d'hydrophobicité des particules, la quantité de particule utilisée et l'énergie d'émulsification mise en jeu afin d'établir des règles de formulation relatives à nos systèmes. Une deuxième étude dédiée à la stabilité des émulsions e/h a permis de déterminer les mécanismes de stabilisation des ces émulsions par formation d'un réseau 3D de particules en phase continue et d'une barrière stérique de particules autour des gouttes, mais également la possibilité de déstabiliser ces émulsions par destruction du réseau 3D de particules par ajout d'un tensioactif. La troisième partie consacrée au transfert de matière au sein des émulsions mixtes h/e a permis de développer une méthodologie d'analyse à partir de la formulation d'une émulsion de référence préparée uniquement avec des particules et a abouti à la modélisation des cinétiques de transfert et du mécanisme de transport par solubilisation-diffusion en présence de molécules tensioactives au sein de ces sytèmes émulsionnés

This topic of this dissertation is the formulation and characterization of emulsions prepared with solid particles only, without any added emulsifier. The objective of this work is to understand the role of the particles on the emulsion structure and stability. Different techniques such as granulometry, calorimetry, tensiometry and rheology were used to characterize emulsions. A first part, dedicated to formulation, shows the possibility to formulated simple (w/o and o/w) and complex (multiple and mixed) emulsions solely with silica particles. The influence of parameters such as the hydrophobicity of the particles, the amount particles used and the energy required for emulsification, was analysed in order to establish formulation rules related to our systems. A second part, devoted to w/o emulsion stability, allowed to better understand the mechanism of emulsion stabilization by the formation of a 3D network of particles in the continuous phase and a steric barrier of particles around droplets. It also shows the possibility to destabilize these emulsions by destruction of the 3D network of particles by addition of surface-active molecules. A third part, dedicated to mass tranfer observed between droplets of different composition (mixed o/w emulsions), allowed to develop a methodology based on the formulation of referential emulsions prepared withe particles only. It resulted into the modelling of transfer kinetics and evidenced a mechanism of transport by solubilisation-diffusion in presence of micelles in emulsified systems.