Élaboration de miniémulsions dans un nouveau mélangeur à écoulement élongationnel : influence des paramètres du procédé et de la formulation

Élaboration of miniemulsion in an elongational flow mixer : influence of process and composition parameters

• Auteur / Autrice : Inès Souilem
• Direction : René Muller, Yves Holl
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie physique
• Date : Soutenance le 18/12/2012
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'ingénierie des polymères pour les hautes technologies (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Yves Grohens
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pascal Hebraud, José M. Asua, Philippe Marchal
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Timothy McKenna

Mots clés

Mots clés contrôlés

Adsorption

Surfactants

Microémulsions

Modèles mathématiques

Dynamique des fluides

Malaxeurs et mélangeurs

Mots clés libres

Miniémulsion

Écoulement élongationnel

Analyse dimensionnelle

Intensification

Mélangeur statique

Miniemulsion

Elongational flow

Dimensional analysis

Intensification

Résumé

Les mini ou nanoémulsions sont des systèmes fréquemment rencontrés dans différents domaines : cosmétique, pharmaceutique, biomédical… Plusieurs procédés permettent la préparation de nanoémulsions. Cependant, ils présentent tous des limitations en termes de taille des gouttelettes, d’énergie de mélange, de rapport de viscosité entre les phases dispersées et continues, de gamme de pression à appliquer… Ce travail s’intéresse au développement d’un nouveau dispositif basé sur un écoulement élongationnel pour l’élaboration de miniémulsions de monomères. La démarche a consisté d’abord à étudier l’influence des paramètres liés au procédé proprement dit puis à la formulation du système sur la taille des gouttelettes. Cette étude a permis de comprendre les mécanismes mis en jeu lors de la fragmentation des gouttes. Une analyse dimensionnelle a ensuite été développée afin de corréler les tailles obtenues aux paramètres étudiés, par l’utilisation des nombres adimensionnels appropriés. Finalement, des expériences de synthèse en miniémulsion ont été conduites pour tenter de combiner dans le même dispositif les fonctions d’émulsificateur et de réacteur de polymérisation, dans une perspective d’intensification du procédé.

Mini or nanoemulsions are widely used in different fields like cosmetic, pharmaceutic and biomedical… Different processes allow the preparation of nanoemulsions. However, they all present limitations in terms of droplet size, mixing energy, viscosity ratios, pressure ranges… This work focused on the development of a new process based on elongational flow for theelaboration of miniemulsions. The approach consisted in studying the influence of the process and formulation parameters on droplet sizes. This study allowed us to better understand the mechanisms of drop breakup. Then, a dimensional analysis was carried out in order to correlate the obtained droplet sizes to the studied parameters by the use of the appropriate dimensionless numbers. Finally, miniemulsion synthesis experiments were performed in order to try to combine, in the samedevice, both emulsification and polymerization, in the prospect of process intensification.