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Auteur(s)
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Jean-Louis SALAGER : Ingénieur de l’École nationale supérieure des industries chimiques de Nancy (ENSIC) - Professeur à l’université des Andes, Mérida (Venezuela)
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Raquel ANTÓN : Ingénieur chimiste de l’université d’Orient, Puerto La Cruz (Venezuela) - Professeur à l’université des Andes, Mérida (Venezuela)
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José María ANDÉREZ : Ingénieur chimiste de l’université des Andes, Mérida (Venezuela) - Professeur à l’université des Andes, Mérida (Venezuela)
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Jean-Marie AUBRY : Ingénieur de l’École supérieure de physique et chimie industrielles de Paris (ESPCI) - Professeur à l’École nationale supérieure de chimie de Lille (ENSCL)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Certains systèmes eau-huile-surfactif forment, à l’équilibre, des microémulsions. Contrairement aux macroémulsions, les microémulsions sont des systèmes monophasiques, thermodynamiquement stables, généralement transparents ou translucides, de faible viscosité, qui contiennent des microdomaines labiles d’eau et d’huile séparés par un film souple de surfactif.
En fonction de leurs formulations, les systèmes eau-huile-surfactif présentent, à l’équilibre, une ou plusieurs phases : soit une microémulsion seule (Winsor IV), soit une microémulsion en équilibre avec une phase huileuse (Winsor I) ou une phase aqueuse (Winsor II), soit une microémulsion en équilibre à la fois avec une phase huileuse et une phase aqueuse (Winsor III). Dans ce dernier cas, la formulation du système est qualifiée « d’optimale » lorsque la microémulsion médiane contient des quantités égales d’eau et d’huile. Pour cette formulation particulière, expérimentalement et thermodynamiquement bien définie, la solubilisation simultanée de l’eau et de l’huile est maximale pour une quantité donnée de surfactif et les tensions interfaciales microémulsion/eau et microémulsion/huile sont toutes deux ultrabasses.
Cette formulation est choisie comme point zéro pour établir une échelle absolue de classification des systèmes eau-huile-surfactif indépendamment de leurs compositions chimiques. Cette échelle est basée sur la notion de HLD (différence hydrophile-lipophile) qui exprime quantitativement l’écart entre une formulation quelconque et la formulation optimale. À la différence des concepts classiques de formulation (HLB, PIT, R de Winsor), le concept du HLD rassemble, sous forme d’une expression numérique, la contribution de toutes les variables de formulation (nature du surfactif et de l’huile, type et quantité d’électrolyte et d’alcool, température). Cet outil de formulation permet :
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de comparer quantitativement les influences relatives de chacun des paramètres ;
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d’établir expérimentalement des échelles de classification des huiles ou des surfactifs ;
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de formuler des microémulsions possédant des propriétés « sur mesure ».
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6. Conclusion
La notion de HLD, fondée sur la thermodynamique et expérimentalement mesurable, fournit une méthodologie pour une classification non ambiguë des surfactifs et des huiles. Elle permet aussi de concevoir des microémulsions E /H, H /E ou bicontinues respectant un cahier des charges fixé. Elle prend en compte la plupart des paramètres sur lesquels le formulateur peut jouer pour ajuster sa formule et permet de connaître leur influence sur la courbure spontanée du film interfacial.
Bien que le HLD ne soit pas suffisant pour modéliser l’ensemble d’un diagramme de phase eau-huile-surfactif, c’est un outil performant pour prédire les variations du comportement de phase, pour comparer divers systèmes indépendamment de leur formulation précise et pour imaginer des solutions variées à un problème de formulation donné. On verra dans un autre article [J 2 157] dédié aux émulsions que le concept HLD constitue également un outil de choix pour guider l’expérimentateur dans la formulation d’émulsions sur mesure.
Les auteurs remercient le CDCHT-ULA et le CONICIT pour leur appui financier aux programmes de recherche et divulgation du Laboratoire de formulation, interfaces, rhéologie et procédés (FIRP) de l’université des Andes.
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BIBLIOGRAPHIE
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