Bernard LE NEINDRE

Les polymères synthétiques utilisés en cosmétique ont été classés en adoptant la nomenclature INCI (International Nomenclature for Cosmetics Ingredients). Y sont présentés noms, caractéristiques, forme et fonction dans la formulation pour les acrylates aux polyquaternium, en passant par le styrène et les différents PEG. Ce classement a été élaboré par le Comité international de nomenclature de l'American Cosmetic, Toiletry and Flagrance Association CTFA. Le système INCI constitue la base de l'International Cosmetic Ingredient (ICI) Dictionary and Handbook.

Les produits cosmétiques sont des formulations réalisées à partir de mélanges, d'association ou de mise en forme d’ingrédients naturels ou synthétiques, au sein de différentes préparations. Les polymères naturels, sous forme de gommes et de résines, ont été longtemps employés comme liants solubles dans l'eau, épaississants et agents filmogènes. Pour autant, ils possèdent un bon nombre d’inconvénients, notamment leur pureté et viscosité variables, ainsi que le prix. Ces raisons ont conduit à leur substitution par des polymères synthétiques ou semi-synthétiques, qui ont permis d’apporter d’autres bienfaits. L'industrie tente constamment d'améliorer les formulations, en adoptant des protocoles de synthèses par la compréhension des interactions moléculaires entre les polymères et les autres composantes d'un produit de soin.

L'équation d'état reste un outil très efficace et puissant pour étudier les propriétés thermodynamiques et le comportement des phases des polymères. Cet article présente plusieurs équations d'état pour les polymères à l'état liquide, c'est-à-dire au-dessus du point de fusion, ou au-dessus de la transition vitreuse pour les polymères amorphes. Ces équations d'état empiriques et théoriques ont été développées pour les polymères. Elles permettent l’élaboration de fonctions d'analyse et de méthodes de prédiction des données de pression, volume et température de mélanges ou de solutions, notamment à basse pression. Les équations d’état sont classées en deux catégories, les unes sont phénoménologiques, les autres reposent sur des considérations de thermodynamique statistique.

Les polymères stimulables sont des macromolécules très sensibles, capables d'effectuer des changements physiques rapides et réversibles lors de petites modifications des conditions de leur environnement local. Ces réponses se manifestent comme des modifications drastiques de l'un des paramètres suivants : forme, caractéristiques de la surface, solubilité, formation d'un complexe d'auto-assemblage moléculaire et transition sol-gel. Ces transformations sont déclenchées par la température, le pH, la lumière, la force ionique, les contraintes mécaniques, les champs électriques ou magnétique, ou bien la concentration de substances spécifiques. Les polymères stimulables ont été utilisés sous diverses formes comme les hydrogels, les micelles, les dendrimères, les interfaces modifiées, et les solutions conjuguées. Ils peuvent fournir une grande variété d'applications dans de nombreux domaines, tels que la libération de médicaments, la biotechnologie, les techniques de chromatographie et d'analyse quantitative, les capteurs ou actionneurs, les revêtements stimulables, les systèmes colloïdaux, les technologies d'imagerie, les textiles et les vêtements, et les technologies microfluidiques.

Dans la transformation des polymères en matières plastiques, la connaissance des relations entre la pression, le volume spécifique et la température, ou entre la pression, la masse volumique et la température est fondamentale. Cela est encore plus vrai dans le processus le plus couramment utilisé qu’est l'injection. En effet, lors du retrait, le polymère thermoplastique fondu se contracte et le volume occupé par la pièce solidifiée devient inférieur à celui de l'empreinte du moule. Cette contraction correspond à une organisation de la matière selon une structure semi-cristalline plus dense que la phase amorphe de l'état fondu. Par l’identification des paramètres critiques qui gouvernent l’injection plastique, les mesures de PvT permettent d'améliorer les paramètres des logiciels de simulation de ces phénomènes, et ainsi de les rendre mieux prévisibles.

Dans cet article, le choix a été fait de proposer les données thermodynamiques de nombreux polymères sous forme de tableaux PvT. Ces trois paramètres primordiaux apparaissent, la pression en bar, le volume spécifique v en cm3 • g–1 et la température en kelvin. De plus, pour quelques polymères couramment utilisés dans l’industrie a été présentée la variation du volume spécifique en fonction de la température. À partir du volume spécifique, la masse volumique peut être calculée, elle permet de qualifier la densification du polymère. En outre, les propriétés de transport, comme la viscosité ou la conduction thermique des fluides newtoniens, découlent très souvent de relations simples en fonction de la masse volumique.

Cet article rassemble les données de viscosité de composés organiques dont les formules brutes s’étendent de C7 à C18. Les valeurs tabulées ont été établies à partir de données déterminées expérimentalement en fonction de la pression et de la température, et obtenues par lissage. La précision des données tabulées est très variable puisqu'elle dépend de la précision de la source expérimentale. Elle varie donc avec le fluide étudié et les domaines de température et de pression considérés. Les composés présents dans les tableaux ont été classés selon leur formule brute, par ordre croissant des nombres d’atomes de carbone et d’hydrogène.

Cet article propose sous forme de tableaux une partie des composés organiques sous pression. Les valeurs de la viscosité des fluides organiques purs sont analysés en fonction de la température et de la pression. Les données présentées, qui couvrent essentiellement le domaine liquide, résultent d’un lissage de données expérimentales.

Cet article propose un ensemble de tableaux recensant les valeurs de la viscosité des composés inorganiques purs sous pression. Ces tableaux ont été établis à partir de données déterminées expérimentalement en fonction de la pression et de la température. Les données couvrent principalement le domaine liquide, et parfois les domaines liquide et gazeux.

L’augmentation de la pression sur un liquide entraîne une augmentation de la viscosité. Cet article présente un ensemble de cinq modèles pour calculer la viscosité des liquides sous pression : le modèle de Lucas, le modèle dérivé de l’équation de Tait, le modèle dérivé de la théorie des sphères dures, le modèle de volume libre et le modèle de friction. Y sont rapportées des données corrélées couvrant la plupart des domaines de pression, allant des pressions voisines des pressions de saturation, aux pressions s’étendant sur plusieurs centaines de MPa.

L’influence de la température sur la viscosité des fluides fait l’objet de nombreuses études, et plusieurs méthodes permettent son calcul. Le paramètre pression a lui aussi un effet non négligeable, la viscosité augmentant toujours avec la pression. L’importance de cette variation est fonction du diagramme de phase pression-température. Des modèles, théoriques, semi-théoriques ou empiriques, sont applicables dans le cas des fluides, des gaz, ou des liquides sous pression.

Cet article est consacré aux méthodes de calcul de la viscosité des gaz purs en fonction de la température et de la pression ou de la masse volumique. Plusieurs théories de prédiction des coefficients de transport dans les gaz denses existent, mais elles sont complexes et nécessitent des approximations. Une seule a été largement utilisée, la théorie d’Enskog. Celle-ci suppose que le gaz est formé de sphères rigides, élastiques, denses qui se comportent exactement comme un système à basse densité, excepté que les événements se produisent plus rapidement par suite d’un nombre plus élevé de collisions.

Cet article présente les données permettant d’établir la viscosité des liquides organiques ayant un nombre d’atomes de carbone supérieur à 8. Ces données de viscosité ont été évaluées, analysées et corrélées pour une population d’environ 1000 composés. Les valeurs sont des viscosités absolues ou dynamiques, exprimées en µPa.s et les températures sont en kelvins. Elles peuvent être converties en viscosité cinématique si la masse volumique de la substance considérée est connue à la même température.

Cet article rapporte les données numériques de la viscosité des principaux liquides inorganiques. Des mesures de viscosité ont été effectuées pour environ 350 composés inorganiques, ces données expérimentales ont été évaluées, analysées et corrélées. Les données les plus fiables ont été retenues sur la base de différents critères, notamment la pureté qui représente l’erreur principale, la régulation de température, l’étalonnage des viscosimètres, le fait que la viscosité dynamique était calculée à partir de la viscosité cinématique.

Cet article rapporte les données numériques de la viscosité des liquides organiques ayant un nombre d’atomes de carbone compris entre 1 et 8. Des mesures de viscosité ont été effectuées pour environ 1 150 composés inorganiques, ces données expérimentales ont été évaluées, analysées et corrélées. Les données les plus fiables ont été retenues sur la base de différents critères, notamment la pureté qui représente l’erreur principale, la régulation de température, l’étalonnage des viscosimètres, la prise en compte de la précision de la mesure de la masse volumique.

Cet article est dédié aux méthodes d’estimation de la viscosité à pression atmosphérique, tout d’abord ceux des gaz, puis ceux des liquides. Autant il existe une base théorique pour l'évaluation de la viscosité des gaz, et donc à disposition des méthodes fiables, autant toutes les méthodes d’évaluation restent empiriques, donc peu précises, pour les fluides. Il est donc conseillé dans le cas des liquides de se référer à des données existantes ou bien de réaliser des mesures expérimentales.

La viscosité joue un rôle important dans de nombreux procédés industriels, dès lors que des écoulements de fluide sont mis en jeu. Il est donc important de pouvoir la mesurer de façon fiable. Cet article décrit les différents dispositifs de mesures de la viscosité, puis les différents types de viscosimètres existants. Enfin il conclut en présentant les étalons de viscosité, pour les gaz et pour les liquides.