Interfacial rheology and its relation with foam and emulsion stability

• Auteur / Autrice : Daniela Georgieva Georgieva
• Direction : Dominique Langevin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Surfactants

Émulsions

Mousse (chimie)

Mots clés libres

Rhéologie interfaciale

Résumé

Dans notre travail, nous avons utilisé deux tensioactifs non ioniques (C12G2 C12E6 et leur mélange 1 :1), quatre tensioactifs ioniques C10TAB, C12TAB, C14 TAB, C16 TAB) et deux tensioactifs oligométriques (Pluronique). Une série d’alcanes de longueur de chaîne différente a été utilisée pour les huiles des émulsions. La mesure de l’élasticité et de la viscosité de surface a été réalisée par la méthode de la goutte oscillante à basse fréquence (<1Hz). Nous avons mis au point une autre technique afin de mesurer la limite haute fréquence (augmentation rapide du volume de bulles/gouttes). Des mesures complémentaires ont été effectuées par la technique des ondes capillaires à moyenne fréquence (100-1000 Hz), mais l’interprétation a posé problème (possibles non linéarités). Nous avons par ailleurs préparé des mousses et des émulsions de taille contrôlée et suivi l’évolution temporelle de la taille des bulles (par imagerie optique) et des gouttes (par granulométrie laser) dans le temps. Le changement de taille des bulles/gouttes se fait par mûrissement (grossissement des grosses bulles/gouttes au dépens de petites) et par coalescence (fusion de bulles/gouttes). Les deux processus sont a priori contrôlés par l’élasticité de surface, basse fréquence pour le mûrissement, phénomène lent, et haute fréquence pour la coalescence, phénomène rapide. Nous avons montré que la durée de vie des mousses et des émulsions est contrôlée principalement par l’étape de mûrissement et trouvé une excellente corrélation entre les durées de vie et l’élasticité basse fréquence.

In our work, we have used two nonionic surfactants (C12G2 C12E6, and their mixture 1 :1), four ionic surfactants (C10TAB, C12TAB, C14TAB, C16TAB) et two oligometrics surfactants (Pluronics). An alkane series has been used for the oils in the emulsions. The measurement of surface elasticity and viscosity has been mad using the oscillating bubble/drop method at low frequency (<1Hz). We have devised another technique in order to measure the high frequency limit (rapid increase of bubbles/drops volume). Complementary measurement were made using the capillary wave technique at medium frequencies (100-1000 Hz), but the interpretation posed problems (possible non linearities). We have prepared on another hand foams emulsions with controlled bubble/drop size and followed the time evolution of the bubble size (using optical imaging) and of the drop size (using laser granulometry). The size evolution is due to Ostwald ripening (growth of the large bubbles/drops at the expense of small ones) and coalescence (fusion of bubbles drops). The two processes are a priori controlled by the surface elasticity, low frequency elasticity for the ripening, slow phenomenon, and high frequency elasticity for the coalescence fast phenomena. We have shown that the lifetime of the foams and emulsions in mainly controlled by the ripening step and found excellent correlation between lifetimes and low frequency elasticity.