FR2832076A1 - EMULSIFIING COMPOSITIONS COMPRISING MODIFIED SURFACE NANOMETRIC MINERAL PARTICLES AND SURFACTANT AGENTS FORMED BY SUCH PARTICLES - Google Patents
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Abstract
Description
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La présente invention a trait à des compositions émulsifiantes comprenant des agents tensioactifs formés de particules solides de surface modifiée, auxdits agents tensioactifs, ainsi qu'à des procédés de préparation de telles compositions. The present invention relates to emulsifying compositions comprising surfactants formed from surface-modified solid particles, to said surfactants, as well as to methods of preparing such compositions.
Les agents tensioactifs actuellement connus sont généralement des molécules ou des macromolécules à caractère amphiphile, c'est à dire possédant d'une part une région hydrophile et d'autre part une région hydrophobe. Cette structure particulière induit une orientation de ces molécules lorsqu'elles sont présentes à des interfaces de type liquide/liquide, liquide/gaz ou liquide/solide. The surfactants currently known are generally molecules or macromolecules of amphiphilic nature, that is to say having on the one hand a hydrophilic region and on the other hand a hydrophobic region. This particular structure induces an orientation of these molecules when they are present at interfaces of the liquid / liquid, liquid / gas or liquid / solid type.
En d'autres termes, les agents tensioactifs peuvent s'adsorber à ces interfaces. Cette adsorption provoque un abaissement de la tension interfacial y et permet ainsi de diminuer l'énergie libre des systèmes qui contiennent une aire interfacial importante, ce qui induit leur stabilisation (mousses, émulsions...). Le terme tensioactif provient de cette diminution de la tension interfacial qu'engendre le phénomène d'orientation des molécules. In other words, surfactants can adsorb at these interfaces. This adsorption causes a lowering of the interfacial tension y and thus makes it possible to decrease the free energy of the systems which contain a large interfacial area, which induces their stabilization (foams, emulsions ...). The term surfactant comes from this decrease in interfacial tension that generates the orientation phenomenon of molecules.
Typiquement, un agent tensioactif est une molécule constituée d'un ou plusieurs groupement (s) hydrophile (s) ionique (s) ou non ioniques et d'une ou plusieurs chaîne (s) hydrophobe (s), le plus souvent hydrocarbonée (s). C'est la nature exacte de ces deux groupements qui détermine les propriétés tensioactives de la molécule obtenue. Typically, a surfactant is a molecule consisting of one or more ionic or nonionic hydrophilic group (s) and one or more hydrophobic chain (s), most often hydrocarbon (s) ). It is the exact nature of these two groups which determines the surfactant properties of the molecule obtained.
Il est donc à souligner que la structure d'un agent tensioactif moléculaire est généralement relativement figée. De ce fait, il est difficile, dans le cas général, de conférer à un agent tensioactif d'autres propriétés que des propriétés liées à son caractère amphiphile. It should therefore be emphasized that the structure of a molecular surfactant is generally relatively fixed. Therefore, it is difficult, in the general case, to confer on a surfactant other properties than properties related to its amphiphilic nature.
Par ailleurs, on observe souvent lors de certaines étapes de concentrations (séchages...) de formulations mettant en oeuvre des tensioactifs moléculaires, une ségrégation parasite indésirable de ces agents, liée à leur caractère moléculaire. Furthermore, we often observe during certain stages of concentrations (drying, etc.) of formulations using molecular surfactants, an undesirable parasitic segregation of these agents, linked to their molecular nature.
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De façon à surmonter ces difficultés, on a tenté de développer au cours des dernières années des particules solides présentant à la fois un caractère macroscopique et un caractère amphiphile. Ces particules, parfois désignées par le terme"Janus", présentent, à la manière d'un tensioactif moléculaire, une face hydrophobe et une face hydrophile. Pour plus de détails au sujet de ces solides particuliers, on pourra notamment se reporter à l'article de De Gennes et al."Nanoparticules and Dendrimers : hopes and illusions", dans Croat. Chem. Acta, 1998, volume 71 (4), pages 833-836. In order to overcome these difficulties, attempts have been made in recent years to develop solid particles having both a macroscopic and an amphiphilic character. These particles, sometimes designated by the term "Janus", have, like a molecular surfactant, a hydrophobic face and a hydrophilic face. For more details on these particular solids, reference may in particular be made to the article by De Gennes et al. "Nanoparticles and Dendrimers: hopes and illusions", in Croat. Chem. Acta, 1998, volume 71 (4), pages 833-836.
En effet, un des avantages de ces particules solides est que, de par leur caractère macroscopique, elles présentent une mobilité réduite par rapport aux agents tensioactifs moléculaires usuels. In fact, one of the advantages of these solid particles is that, by their macroscopic nature, they have reduced mobility compared to the usual molecular surfactants.
Toutefois, si ces particules à caractère amphiphile se comportent effectivement de façon particulière à des interfaces de type eau/huile, on ne saurait cependant considérer qu'elles peuvent se substituer aux tensioactifs moléculaires classiques. A ce sujet, il est en particulier à souligner que ces particules ne peuvent par exemple pas être mises en oeuvre à titre d'agents émulsifiants, notamment en raison de leur taille importante et de leur caractère amphiphile peu marqué. However, if these amphiphilic particles do indeed behave in a particular way at interfaces of the water / oil type, it cannot however be considered that they can replace the conventional molecular surfactants. In this regard, it should in particular be emphasized that these particles cannot, for example, be used as emulsifying agents, in particular because of their large size and their weakly marked amphiphilic nature.
Or, les inventeurs ont découvert qu'il est possible de modifier la surface d'une particule solide de dimensions nanométriques par des chaînes organiques à caractère hydrophobes de façon à obtenir un objet solide de faible dimension et possédant un caractère amphiphile suffisamment prononcé pour assurer un rôle d'agent émulsifiant. However, the inventors have discovered that it is possible to modify the surface of a solid particle of nanometric dimensions by organic chains of hydrophobic character so as to obtain a solid object of small dimension and having an amphiphilic character sufficiently pronounced to ensure a role of emulsifying agent.
De façon particulièrement surprenante, les inventeurs ont mis en évidence qu'une telle modification de surface peut être réalisée sur des particules de nature chimique spécifique, ce qui permet de conférer à l'objet solide obtenu des propriétés autres que des propriétés émulsifiantes. In a particularly surprising manner, the inventors have demonstrated that such a surface modification can be carried out on particles of specific chemical nature, which makes it possible to confer on the solid object obtained properties other than emulsifying properties.
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Sur la base de ces découvertes, un premier but de la présente invention est de fournir des compositions comprenant des agents tensioactifs possédant, en plus d'un caractère émulsifiant marqué, des propriétés physiques et/ou chimiques intéressantes, non liées à ce caractère amphiphile. On the basis of these discoveries, a first object of the present invention is to provide compositions comprising surfactants having, in addition to a marked emulsifying character, interesting physical and / or chemical properties, not linked to this amphiphilic character.
L'invention a également pour but de fournir des compositions comprenant des agents tensioactifs possédant une dimension suffisante leur conférant une mobilité réduite, et susceptible néanmoins de se substituer aux tensioactifs moléculaires classiques, au moins dans certaines applications, et en particulier dans des processus d'émulsification. The invention also aims to provide compositions comprising surfactants having a sufficient size giving them reduced mobility, and nonetheless capable of replacing conventional molecular surfactants, at least in certain applications, and in particular in processes of emulsification.
Un autre but de l'invention est de fournir des compositions émulsifiantes à base d'agents tensioactifs à caractère solide pouvant remplacer de façon avantageuse les compositions émulsifiantes généralement mises en oeuvre, par exemple pour la réalisation d'émulsions, d'émulsions inverses ou d'émulsions multiples, en assurant une stabilisation suffisante de l'émulsion tout en bénéficiant par ailleurs de la nature solide et des propriétés physicochimiques des agents tensioactifs mis en oeuvre. Another object of the invention is to provide emulsifying compositions based on surfactants with a solid character which can advantageously replace the emulsifying compositions generally used, for example for producing emulsions, reverse emulsions or d multiple emulsions, ensuring sufficient stabilization of the emulsion while also benefiting from the solid nature and the physicochemical properties of the surfactants used.
Ainsi, selon un premier aspect, la présente invention a pour objet une composition émulsifiante comprenant des particules de dimensions nanométriques à base d'un composé métallique choisi parmi un phosphate ou un vanadate, à la surface desquelles sont liées des chaînes organiques à caractère hydrophobe, ladite composition possédant spécifiquement un caractère émulsifiant tel qu'elle permet de réaliser une émulsion de type eau dans l'huile ou huile dans l'eau stabilisée, caractérisée par une teneur en phase dispersée supérieure ou égale à 20%, de préférence supérieure ou égale à 30%, et de préférence supérieure ou égale à 40%, et où la taille moyenne des gouttes formant la phase dispersée est inférieure ou égale à 20 microns, de préférence inférieure ou égale à 10 microns, avantageusement inférieur ou égal à 5 microns, et de façon encore plus avantageuse inférieure ou égale à 3 microns, voire inférieure ou égale à 1 micron. Thus, according to a first aspect, the subject of the present invention is an emulsifying composition comprising particles of nanometric dimensions based on a metallic compound chosen from a phosphate or a vanadate, to the surface of which organic chains of hydrophobic nature are linked, said composition having specifically an emulsifying nature such that it makes it possible to produce an emulsion of the water in oil or oil in stabilized water type, characterized by a content in dispersed phase greater than or equal to 20%, preferably greater than or equal at 30%, and preferably greater than or equal to 40%, and where the average size of the drops forming the dispersed phase is less than or equal to 20 microns, preferably less than or equal to 10 microns, advantageously less than or equal to 5 microns, and even more advantageously less than or equal to 3 microns, or even less than or equal to 1 micron.
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Par le terme d'émulsion "stabilisée", on entend, au sens de la présente invention, une émulsion de type eau dans l'huile (émulsion inverse) ou huile dans l'eau (émulsion directe) où les phénomènes de coalescence entre les gouttes de la phase dispersée sont suffisamment réduits pour qu'on n'observe pas la rupture de l'émulsion suite à un stockage de ladite émulsion pendant une période supérieure ou égale à 3 jours, avantageusement pendant une période au moins égale à 7 jours, et de préférence pendant une période au moins égale à 30 jours. De façon particulièrement avantageuse, une émulsion stabilisée au sens de l'invention est telle que sa structure reste stable après soumission à une centrifugation conduite à une vitesse supérieure ou égale à 4000 tours par minutes et pendant une durée d'au moins vingt minutes. By the term "stabilized" emulsion is meant, within the meaning of the present invention, an emulsion of the water in oil type (reverse emulsion) or oil in water (direct emulsion) where the phenomena of coalescence between the drops of the dispersed phase are reduced enough so that the rupture of the emulsion is not observed following storage of said emulsion for a period greater than or equal to 3 days, advantageously for a period at least equal to 7 days, and preferably for a period at least equal to 30 days. In a particularly advantageous manner, a stabilized emulsion within the meaning of the invention is such that its structure remains stable after being subjected to centrifugation carried out at a speed greater than or equal to 4000 revolutions per minute and for a duration of at least twenty minutes.
Dans la plupart des cas, les compositions émulsifiantes de la présente invention possèdent un caractère émulsifiant suffisant pour permettre de réaliser des émulsions stabilisées de type eau dans l'huile (émulsions inverses) caractérisées par des teneurs en phase aqueuse supérieure ou égale à 40%, et dans lesquelles la taille moyenne des gouttes de la phase dispersée est au plus de 20 microns, le plus souvent au plus de 10 microns, et avantageusement au plus de 5 microns. In most cases, the emulsifying compositions of the present invention have an emulsifying character sufficient to make it possible to produce stabilized emulsions of water in oil type (reverse emulsions) characterized by contents in aqueous phase greater than or equal to 40%, and in which the average size of the drops of the dispersed phase is at most 20 microns, most often at most 10 microns, and advantageously at most 5 microns.
De façon préférentielle, les particules de dimensions nanométriques à base de phosphate ou de vanadate métallique présentes dans les compositions émulsifiantes de la présente invention, à la surface desquelles sont liées des chaînes organiques à caractère hydrophobe, sont telles que, à la surface de la plupart de ces particules, les liaisons entre lesdites chaînes et la surface sont reparties de façon non homogène, de telle sorte que chacune des particules de surface ainsi modifiée possède un caractère amphiphile effectif, c'est à dire que, lorsqu'elle est placée dans un milieu biphasique eau/huile tel qu'un milieu biphasique de type eau/acétate d'éthyle, eau/hexane, ou eau/octanol, ladite particule se localise spécifiquement à l'interface entre les deux phases en présence. Ce caractère amphiphile peut notamment être mis Preferably, the particles of nanometric dimensions based on phosphate or metallic vanadate present in the emulsifying compositions of the present invention, to the surface of which organic chains of hydrophobic nature are linked, are such that, on the surface of most of these particles, the links between said chains and the surface are distributed in a non-homogeneous manner, so that each of the surface particles thus modified has an effective amphiphilic character, that is to say that, when it is placed in a two-phase water / oil medium such as a two-phase medium of water / ethyl acetate, water / hexane, or water / octanol type, said particle is localized specifically at the interface between the two phases present. This amphiphilic character can in particular be put
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en évidence en utilisant un test du type de celui décrit par Nakahama et al. dans Languir, volume16, pp. 7882-7886 (2000). in evidence using a test of the type described by Nakahama et al. in Languir, volume16, pp. 7882-7886 (2000).
Les agents tensioactifs formés par de telles particules de dimensions nanométriques de surface modifiée par des chaînes organiques à caractère hydrophobe, reparties de façon non homogène sur la surface, ce par quoi la particule de surface modifiée possède un caractère amphiphile effectif, sont nouveaux et constituent, selon un aspect particulier, un autre objet de la présente invention. The surfactants formed by such particles of nanometric dimensions of surface modified by organic chains of hydrophobic character, distributed in a non-homogeneous manner on the surface, whereby the modified surface particle has an effective amphiphilic character, are new and constitute, according to a particular aspect, another object of the present invention.
Sans vouloir être lié à aucune théorie particulière, il semble que le caractère amphiphile effectif des agents tensioactifs présents dans les compositions de la présente invention s'explique par le fait que ces agents possèdent une structure comprenant spécifiquement une zone (1) à caractère globalement hydrophile, au moins partiellement due au caractère hydrophile de la surface de la particule, et une zone (2) à caractère globalement hydrophobe, due à la présence des chaînes à caractère hydrophobe. Without wishing to be linked to any particular theory, it seems that the effective amphiphilic nature of the surfactants present in the compositions of the present invention is explained by the fact that these agents have a structure specifically comprising a zone (1) of generally hydrophilic character. , at least partially due to the hydrophilic character of the surface of the particle, and a zone (2) of generally hydrophobic character, due to the presence of chains of hydrophobic character.
Par le terme de "particule de dimensions nanométriques", on entend, au sens de la présente invention, une particule isotrope ou anisotrope dont la ou les dimension (s) caractéristique (s) moyenne (s) est ou sont comprise (s) entre 2 et 300 nm. By the term "particle of nanometric dimensions" is meant, within the meaning of the present invention, an isotropic or anisotropic particle whose dimension (s) characteristic (s) average (s) is or are included (s) between 2 and 300 nm.
Les particules de dimensions nanométriques présentes au sein des compositions de l'invention peuvent être de morphologie isotrope ou sphérique. The particles of nanometric dimensions present in the compositions of the invention can be of isotropic or spherical morphology.
Dans ce cas, le diamètre moyen des particules est avantageusement compris entre 2 et 150 nm, ce diamètre moyen étant avantageusement inférieur ou égal à 100 nm, de préférence inférieur ou égal à 50 nm, et de façon particulièrement avantageuse inférieur ou égal à 10 nm. Ainsi, le diamètre moyen d'une particule de morphologie isotrope ou sphérique présente au sein d'une composition de l'invention est avantageusement être compris entre 2 et 6 nm. In this case, the average diameter of the particles is advantageously between 2 and 150 nm, this average diameter being advantageously less than or equal to 100 nm, preferably less than or equal to 50 nm, and particularly advantageously less than or equal to 10 nm . Thus, the average diameter of a particle of isotropic or spherical morphology present in a composition of the invention is advantageously between 2 and 6 nm.
Selon une autre variante particulière, les particules de dimensions nanométriques présentes au sein des compositions de l'invention peuvent être According to another particular variant, the particles of nanometric dimensions present in the compositions of the invention can be
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de morphologie anisotrope, et elles se présentent alors généralement sous la forme de particules oblongues ou aciculaires de longueur moyenne généralement comprise entre 5 et 250 nm, et avantageusement inférieure ou égale à 100 nm, avec un rapport d'anisotropie généralement compris entre 2 et 300. Par"rapport d'anisotropie"d'une population de particules de morphologie anisotrope, de type oblongues ou aciculaires, on entend le rapport de la longueur moyenne des particules rapporté à leur diamètre moyen transversal. of anisotropic morphology, and they are then generally in the form of oblong or needle-like particles of average length generally between 5 and 250 nm, and advantageously less than or equal to 100 nm, with an anisotropy ratio generally between 2 and 300 By "anisotropy ratio" of a population of particles of anisotropic morphology, of oblong or acicular type, is meant the ratio of the average length of the particles relative to their average transverse diameter.
Quelle que soit leur morphologie exacte, on préfère que les particules présentes au sein des compositions de l'invention soient des particules susceptibles de présenter un caractère colloïdal lorsqu'elles sont dispersées en milieu aqueux et/ou hydrophobe. Ainsi, une dispersion des particules présentes au sein des compositions de l'invention en milieu aqueux ou en milieu hydrophobe, mettant éventuellement en oeuvre une desagglomération mécanique par exemple à l'aide d'un disperseur de type Ultraturax, mène avantageusement à l'obtention d'une dispersion des particules présentant un taux d'agglomération interparticulaire (défini par le nombre de particules à l'état aggloméré sur le nombre total de particules) inférieur à 5%, et avantageusement inférieur à 2%, les particules présentes étant le plus souvent essentiellement toutes individualisées, et la dispersion obtenue étant de préférence stable vis-à-vis de la décantation, et présentant avantageusement une très faible tendance à la réagglomération interparticulaire. La répartition granulométrique des particules au sein d'une dispersion ainsi obtenue est généralement monodispersée. Whatever their exact morphology, it is preferred that the particles present in the compositions of the invention are particles capable of having a colloidal character when they are dispersed in an aqueous and / or hydrophobic medium. Thus, a dispersion of the particles present in the compositions of the invention in an aqueous medium or in a hydrophobic medium, optionally employing mechanical desagglomeration, for example using a disperser of the Ultraturax type, advantageously leads to obtaining a dispersion of the particles having an interparticle agglomeration rate (defined by the number of particles in the agglomerated state over the total number of particles) of less than 5%, and advantageously less than 2%, the particles present being the most often essentially all individualized, and the dispersion obtained being preferably stable with respect to decantation, and advantageously having a very low tendency to interparticle re-agglomeration. The particle size distribution of the particles within a dispersion thus obtained is generally monodispersed.
Par ailleurs, les particules de dimensions nanométriques présentes au sein des compositions de l'invention sont, de façon caractéristique, des particules à base d'un phosphate métallique ou d'un vanadate métallique. Furthermore, the particles of nanometric dimensions present in the compositions of the invention are, typically, particles based on a metal phosphate or a metal vanadate.
Ainsi, selon une première variante, les particules de dimensions nanométriques présentes dans les compositions émulsifiantes de l'invention peuvent être des particules à base d'un phosphate métallique, c'est à dire, au sens de l'invention, des particules comprenant, éventuellement en association Thus, according to a first variant, the particles of nanometric dimensions present in the emulsifying compositions of the invention can be particles based on a metal phosphate, that is to say, within the meaning of the invention, particles comprising, possibly in association
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avec d'autres constituants, un phosphate métallique amorphe ou cristallin ou un hydrogénophosphate métallique amorphe ou cristallin), ou une phase phosphate (et/ou hydrogénophosphate) métallique au sein de laquelle les anions phosphates (et/ou hydrogénophosphates) peut être partiellement substitués par d'autres types d'anions, les anions phosphates et hydrogénophosphates restant toutefois de préférence majoritaires au sein de ce type de phase. De préférence, dans ce cas, ces particules présentes dans les compositions émulsifiantes de l'invention sont à base d'un phosphate de métal alcalino-terreux ou à base d'un phosphate d'une ou plusieurs terre (s) rare (s), le terme de"terre rare"désignant, au sens de la présente description, un métal choisi parmi l'yttrium et les lanthanides, les lanthanides étant les éléments métalliques dont le numéro atomique est compris, de façon inclusive, entre 57 (lanthane) et 71 (lutécium). Avantageusement, selon cette première variante de l'invention, les particules de dimensions nanométriques présentes sont à base de phosphate de calcium, ou à base d'un phosphate de lanthane, de cérium et/ou de terbium. Lorsque ces particules sont à base de phosphate de calcium, on préfère généralement que ces particules comprennent un phosphate de calcium présentant : - une structure apatique de formule Ca1o-x (HP04) x (P04) 6-x (J) 2-x, où x est égal à 0,1, ou 2 ; et J représente un ion OH-, F-, Ci32-; - une structure apatique telle que définie ci-dessus, dans laquelle une partie (avantageusement minoritaire) des ions phosphate P04'et/ou une partie (avantageusement minoritaire) des ions hydrogénophosphates HPC'est substituée par des ions carbonates ; ou - une structure de formule CaHP04, éventuellement hydratée, de type CaHP04, 2H20
Selon une autre variante, les particules de dimensions nanométriques présentes dans les compositions émulsifiantes de l'invention with other constituents, an amorphous or crystalline metallic phosphate or an amorphous or crystalline metallic hydrogenphosphate), or a metallic phosphate (and / or hydrogenophosphate) phase in which the phosphate anions (and / or hydrogenophosphates) may be partially substituted by other types of anions, the phosphate and hydrogen phosphate anions, however, preferably remaining in the majority within this type of phase. Preferably, in this case, these particles present in the emulsifying compositions of the invention are based on an alkaline earth metal phosphate or based on a phosphate of one or more rare earth (s) , the term “rare earth” designating, within the meaning of the present description, a metal chosen from yttrium and the lanthanides, the lanthanides being the metallic elements whose atomic number is included, inclusively, between 57 (lanthanum) and 71 (lutetium). Advantageously, according to this first variant of the invention, the particles of nanometric dimensions present are based on calcium phosphate, or based on a lanthanum, cerium and / or terbium phosphate. When these particles are based on calcium phosphate, it is generally preferred that these particles comprise a calcium phosphate having: - an apatic structure of formula Ca1o-x (HP04) x (P04) 6-x (J) 2-x, where x is 0.1, or 2; and J represents an OH-, F-, C132- ion; - An apatic structure as defined above, in which a part (advantageously a minority) of the PO 4 'phosphate ions and / or a part (advantageously a minority) of the hydrogen phosphate ions HPC is substituted by carbonate ions; or - a structure of formula CaHP04, optionally hydrated, of type CaHP04, 2H20
According to another variant, the particles of nanometric dimensions present in the emulsifying compositions of the invention
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peuvent être des particules à base d'un vanadate métallique, c'est à dire, au sens de l'invention, des particules comprenant, éventuellement en association avec d'autres constituants, un vanadate métallique amorphe ou cristallin, et de préférence cristallin. Dans ce cas, il s'agit avantageusement de particules à base d'un vanadate d'une ou plusieurs terres rares, le terme de terre rare ayant le sens précité. Dans ce cas, il s'agit de préférence de particules à base de vanadate d'yttrium, ou à base de vanadate d'yttrium au sein duquel une partie des cations yttrium sont substitués par des cations d'europium ou de thulium Tm. may be particles based on a metallic vanadate, that is to say, within the meaning of the invention, particles comprising, optionally in combination with other constituents, an amorphous or crystalline, and preferably crystalline, metallic vanadate. In this case, it is advantageously particles based on a vanadate of one or more rare earths, the term rare earth having the abovementioned meaning. In this case, it is preferably particles based on yttrium vanadate, or based on yttrium vanadate in which part of the yttrium cations are substituted by cations of europium or of thulium Tm.
Quels que soient leurs constituants exacts, les particules présentes au sein des compositions de l'invention possèdent généralement, de façon intrinsèque, une surface à caractère hydrophile. Ce caractère hydrophile est généralement assuré par la présence, à la surface de ces particules, d'espèces chimiques hydrophiles. Ces groupements peuvent être neutres (-OH, COOH, P04H, par exemple) ou de préférence chargés, notamment de type cations métalliques, de type (Met)-O (H)... H+ ou (Met)-OH... OH- (où Met désigne un métal), ce qui confère alors à la particule une charge superficielle non nulle. Les particules peuvent également présenter des agents de surface, chargés ou non, tels que des ions citrates, des ions acétates ou des acides aminés généralement liés à la surface de la particule par l'intermédiaire d'un cation métallique de surface, le plus souvent par liaison complexant. Whatever their exact constituents, the particles present in the compositions of the invention generally have, intrinsically, a surface of hydrophilic nature. This hydrophilic character is generally ensured by the presence, on the surface of these particles, of hydrophilic chemical species. These groups can be neutral (-OH, COOH, P04H, for example) or preferably charged, in particular of the metal cation type, of the (Met) -O (H) ... H + or (Met) -OH ... type. OH- (where Met denotes a metal), which then gives the particle a non-zero surface charge. The particles can also present surfactants, charged or not, such as citrate ions, acetate ions or amino acids generally bonded to the surface of the particle via a metal surface cation, most often by complexing bond.
Dans le cas de particules chargées, la valeur absolue de la charge surfacique, exprimée par rapport à la surface totale de la particule, est, en présence de la ou des chaîne (s) organique (s) liée (s), avantageusement supérieure à 2 micro-coulombs par cm2, et de préférence supérieure à 5 microcoulombs par cm2. In the case of charged particles, the absolute value of the surface charge, expressed relative to the total surface of the particle, is, in the presence of the organic chain (s) linked (s), advantageously greater than 2 micro-coulombs per cm2, and preferably more than 5 microcoulombs per cm2.
Le terme de"chaîne organique à caractère hydrophobe"désigne quant à lui, de façon générale, une chaîne organique présentant une balance hydrophile/lipophile telle que ladite chaîne est soluble dans un solvant hydrophobe et moins soluble, avantageusement insoluble, dans l'eau. The term “organic chain of hydrophobic nature” designates, in general, an organic chain having a hydrophilic / lipophilic balance such that said chain is soluble in a hydrophobic solvent and less soluble, advantageously insoluble, in water.
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De façon préférentielle, les "chaînes organiques à caractère hydrophobes"de l'invention sont des chaînes au sein desquelles les groupements chimiques de nature hydrophobes, de type chaînes alkylées par exemple, représentent au moins 30% en masse dans ladite chaîne. Ainsi, les chaînes organiques à caractère hydrophobes de l'invention peuvent notamment être des chaînes alkyles, ou bien encore des chaînes alkyles modifiées par la présence de groupements hydrophiles, de type éthoxyles par exemple, ces groupements de nature hydrophile ne représentant pas plus de 90% en masse et représentant avantageusement moins de 70%. Preferably, the “organic chains of hydrophobic nature” of the invention are chains within which the chemical groups of hydrophobic nature, of the alkylated chain type for example, represent at least 30% by mass in said chain. Thus, the organic chains of hydrophobic nature of the invention can in particular be alkyl chains, or alternatively alkyl chains modified by the presence of hydrophilic groups, of ethoxyl type for example, these groups of hydrophilic nature not representing more than 90 % by mass and advantageously representing less than 70%.
Ainsi, les chaînes organiques à caractère hydrophobe liées à la surface des particules présentes au sein des compositions de l'invention sont de façon préférentielle des chaînes alkyles comprenant de 6 à 30 atomes de carbone, et de préférence de 8 à 18 atomes de carbone, ou des chaînes polyoxyéthylène-monoalkyléthers dont la chaîne alkyle comprend de 8 à 30 atomes de carbone, de préférence de 8 à 18 atomes de carbone, et dont la partie polyoxyéthylène comprend de 1 à 10 groupements éthoxytes-CHsChO-. Thus, the organic chains of hydrophobic nature linked to the surface of the particles present in the compositions of the invention are preferably alkyl chains comprising from 6 to 30 carbon atoms, and preferably from 8 to 18 carbon atoms, or polyoxyethylene-monoalkyl ethers chains in which the alkyl chain comprises from 8 to 30 carbon atoms, preferably from 8 to 18 carbon atoms, and in which the polyoxyethylene part comprises from 1 to 10 ethoxyte-CHsChO- groups.
Le nombre d'atomes de carbone, ainsi que le nombre de groupements éthoxylés éventuellement présents est à adapter en fonction des propriétés respectivement hydrophobes et hydrophiles recherchées pour les tensioactifs solides présents au sein des compositions de l'invention. The number of carbon atoms, as well as the number of ethoxylated groups which may be present, must be adapted as a function of the hydrophobic and hydrophilic properties desired, respectively, for the solid surfactants present in the compositions of the invention.
A ce sujet, il est à noter que le caractère hydrophile est assuré à la fois par la nature hydrophile de la surface de la particule et par les parties hydrophiles, de type groupements éthoxyles, éventuellement présentes dans les chaînes organiques liées à la particule. Le caractère hydrophobe est quant à lui assuré par les parties hydrophobes, de type chaîne alkyle, des chaînes organiques. In this regard, it should be noted that the hydrophilic nature is ensured both by the hydrophilic nature of the surface of the particle and by the hydrophilic parts, of ethoxyl group type, possibly present in the organic chains linked to the particle. The hydrophobic nature is ensured by the hydrophobic parts, of the alkyl chain type, of the organic chains.
Quelle que soit la nature des chaînes organiques à caractère hydrophobes mises en oeuvre, une de leurs caractéristiques principales est qu'elles sont liées à la surface des particules de dimensions nanométriques. Whatever the nature of the organic chains of hydrophobic nature used, one of their main characteristics is that they are linked to the surface of the particles of nanometric dimensions.
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La nature exacte des liaisons existant entre les chaînes organiques et la surface des particules peut varier en une assez large mesure. Toutefois, on peut considérer que, dans le cas général, ces liaisons sont de nature complexant, électrostatique ou de type liaison hydrogène. The exact nature of the bonds between the organic chains and the surface of the particles can vary to a fairly large extent. However, it can be considered that, in the general case, these bonds are of a complexing, electrostatic or hydrogen bonding type.
Ainsi, la liaison entre les chaînes organiques et la surface des particules est généralement assurée par la présence, à l'une des extrémités de chacune desdites chaînes, d'un groupement chimique, le plus souvent de nature ionique, induisant une liaison complexant, électrostatique ou de type liaison hydrogène avec au moins une espèce présente à la surface des particules (cations métalliques, groupement chimique ionique ou non, agent de surface). Dans ce cas, les particules présentes sont généralement partiellement complexées par des tensioactifs moléculaires de type ionique. Thus, the connection between the organic chains and the surface of the particles is generally ensured by the presence, at one of the ends of each of said chains, of a chemical group, most often of ionic nature, inducing a complexing, electrostatic bond. or of the hydrogen bond type with at least one species present on the surface of the particles (metal cations, ionic chemical group or not, surfactant). In this case, the particles present are generally partially complexed by molecular surfactants of ionic type.
Il semble que le caractère globalement hydrophobe de la zone (2) défini précédemment pour les tensioactifs solides présents dans les compositions de l'invention est alors assuré par la présence des chaînes hydrophobes des tensioactifs moléculaires mis en oeuvre, le caractère au moins majoritairement hydrophile de la zone (1) étant dû quant à lui à la surface hydrophile de la particule et à la charge superficielle résiduelle éventuelle ne participant pas à l'immobilisation des tensioactifs moléculaires de type ionique liés à la surface. It seems that the generally hydrophobic character of the zone (2) defined above for the solid surfactants present in the compositions of the invention is then ensured by the presence of the hydrophobic chains of the molecular surfactants used, the at least predominantly hydrophilic character of zone (1) being due for its part to the hydrophilic surface of the particle and to the possible residual surface charge not participating in the immobilization of molecular surfactants of ionic type bound to the surface.
Notamment de façon à ce que le caractère amphiphile des agents tensioactifs solides présents soit suffisamment prononcé, on préfère que moins de 90 %, avantageusement moins de 70 %, et de préférence moins de 50 % de la surface des particules soit engagée dans la liaison des chaînes à caractère majoritairement hydrophobes. In particular so that the amphiphilic nature of the solid surfactants present is sufficiently pronounced, it is preferred that less than 90%, advantageously less than 70%, and preferably less than 50% of the surface of the particles, be engaged in the binding of the predominantly hydrophobic chains.
De ce fait, le taux de couverture de la surface des particules, exprimé, pour chaque particule, par le rapport du nombre de groupements des tensioactifs moléculaires liés à la surface de ladite particule sur la surface totale de ladite particule, est de préférence inférieur à 4 groupements liés par nm2. On As a result, the coverage rate of the surface of the particles, expressed, for each particle, by the ratio of the number of groups of molecular surfactants linked to the surface of said particle on the total surface of said particle, is preferably less than 4 groupings linked by nm2. We
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préfère par ailleurs qu'au moins 2 %, avantageusement plus de 10%, et de préférence plus de 20 % de la surface des particules soit engagée dans la complexation des chaînes à caractère majoritairement hydrophobe. Avantageusement, le taux de couverture des particules présentes est donc généralement compris entre 0,2 et 3,2 groupements liés par nm2, de préférence entre 0,5 et 3 groupements liés par nm2, et encore plus avantageusement de l'ordre de 2 groupements liés par nm2, à savoir de préférence entre 1,5 et 2,5 groupements liés par nm2. moreover prefers that at least 2%, advantageously more than 10%, and preferably more than 20% of the surface of the particles, is involved in the complexation of the chains of predominantly hydrophobic character. Advantageously, the coverage rate of the particles present is therefore generally between 0.2 and 3.2 groups linked by nm2, preferably between 0.5 and 3 groups linked by nm2, and even more advantageously of the order of 2 groups. linked by nm2, namely preferably between 1.5 and 2.5 groups linked by nm2.
Par ailleurs, notamment de façon à assurer une liaison optimale entre les tensioactifs moléculaires et les particules, on préfère généralement mettre en oeuvre des particules chargées et des tensioactifs moléculaires présentant un groupement de type ionique de charge opposée. Furthermore, in particular so as to ensure an optimal bond between the molecular surfactants and the particles, it is generally preferred to use charged particles and molecular surfactants having an ionic grouping of opposite charge.
Avantageusement, les particules chargées sont, le cas échéant, des particules de charge positive. Le groupement ionique induisant la liaison est alors un groupement anionique. De préférence, ce groupement anionique est choisi parmi les groupements carboxylate, phosphate, phosphonate, ester phosphate, sulfate, sulfonate ou sulfosuccinate. Avantageusement, la ou les chaîne (s) organique (s) à caractère hydrophobe mises en oeuvre dans ce cas sont des chaînes alkyles éthoxylées ou non éthoxylées comprenant de 8 à 30 atomes de carbone et de 0 à 10 groupements éthoxylés. On peut également utiliser des molécules tensioactives amphotères telles que les amines propionates, les alkyldiméthylbétaines, les dérivés d'imidazoline, les alkylamidobetaines, ou encore les alkyglycines. Advantageously, the charged particles are, where appropriate, particles of positive charge. The ionic group inducing the bond is then an anionic group. Preferably, this anionic group is chosen from carboxylate, phosphate, phosphonate, phosphate ester, sulfate, sulfonate or sulfosuccinate groups. Advantageously, the organic chain (s) of hydrophobic nature used in this case are ethoxylated or non-ethoxylated alkyl chains comprising from 8 to 30 carbon atoms and from 0 to 10 ethoxylated groups. It is also possible to use amphoteric surfactant molecules such as the amine propionates, the alkyldimethylbetaines, the imidazoline derivatives, the alkylamidobetaines, or even the alkyglycines.
La mise en oeuvre de particules chargées négativement et complexées par des agents tensioactifs moléculaires de type cationique ou amphotère n'est toutefois pas exclue de l'objet de l'invention. Par ailleurs, il faut souligner qu'en fonction de la nature exacte des chaînes hydrophobes et de la chimie de surface des particules, il est possible de conférer un caractère hydrophile plus ou moins marqué, ou un caractère lipophile plus ou moins marqué, pour les particules de surface modifiée présentes dans les The use of negatively charged particles complexed by molecular surfactants of cationic or amphoteric type is not however excluded from the subject of the invention. Furthermore, it should be emphasized that, depending on the exact nature of the hydrophobic chains and the surface chemistry of the particles, it is possible to confer a more or less marked hydrophilic character, or a more or less marked lipophilic character, for the modified surface particles present in
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compositions de l'invention. Ainsi, les particules présentent généralement un caractère lipophile d'autant plus fort que chaînes de nature hydrophobe présentent un nombre d'atome de carbone élevé et que le nombre de chaînes liées à la surface des particules est important. On constate également qu'une immobilisation des chaînes hydrophobes sur la surface de la particule induisant une diminution de la charge du système (particule+chaînes) à tendance à augmenter le caractère lipophile des particules. L'hydrophilie des particules de surface modifiée présentes dans les compositions de l'invention est souvent d'autant plus importante que les chaînes liées présentent un nombre de carbone faible, que le nombre de chaînes liées est réduit, et que la particule conserve une charge notable en présence des groupements liés. compositions of the invention. Thus, the particles generally have a lipophilic character all the more strong as chains of hydrophobic nature have a high number of carbon atoms and the number of chains linked to the surface of the particles is important. It is also noted that immobilization of the hydrophobic chains on the surface of the particle inducing a reduction in the charge of the system (particle + chains) tends to increase the lipophilic character of the particles. The hydrophilicity of the modified surface particles present in the compositions of the invention is often all the more important that the linked chains have a low carbon number, that the number of linked chains is reduced, and that the particle retains a charge. notable in the presence of linked groups.
De préférence, les compositions de l'invention comprennent des particules de surface modifiée où les liaisons entre chaînes hydrophobes et la surface des particules sont toutes assurées par le même type de liaison, généralement par liaison complexant. Toutefois, les liaisons entre la surface des particules et les chaînes hydrophobes peuvent être de nature différente au sein d'un même agent tensioactif à caractère solide selon l'invention. A côté de chaînes fixées par liaison complexant peuvent ainsi coexister par exemple des chaînes hydrophobes liées de façon moins forte à la surface, notamment par liaisons électrostatiques ou par liaisons hydrogène, ou bien encore, dans certains cas, des chaînes liées par liaisons covalente. Preferably, the compositions of the invention comprise particles of modified surface where the bonds between hydrophobic chains and the surface of the particles are all provided by the same type of bond, generally by complexing bond. However, the bonds between the surface of the particles and the hydrophobic chains can be of different nature within the same surfactant of solid character according to the invention. Next to chains fixed by complexing bond can thus coexist for example hydrophobic chains linked in a less strong way to the surface, in particular by electrostatic bonds or by hydrogen bonds, or even, in certain cases, chains linked by covalent bonds.
Quelle que soit la nature exacte des liaisons mises en oeuvre pour assurer la cohésion entre les chaînes à caractère hydrophobe et la surface des particules, on préfère que les connections entre les chaînes à caractère hydrophobe et les particules présentes au sein des compositions de l'invention soient réparties de façon non homogène sur la surface de ladite particule, de façon à définir une première zone à caractère globalement hydrophile et une seconde zone à caractère globalement hydrophobe. Whatever the exact nature of the bonds used to ensure cohesion between the hydrophobic chains and the surface of the particles, it is preferred that the connections between the hydrophobic chains and the particles present in the compositions of the invention are distributed in a non-homogeneous manner over the surface of said particle, so as to define a first zone of generally hydrophilic character and a second zone of generally hydrophobic character.
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Ainsi, de façon particulièrement avantageuse, les particules de surface modifiées présentes dans les compositions de l'invention sont telles qu'elle peuvent chacune être divisée par un plan de section droite en deux surfaces Si et 82 telles que : (i) Chacune des surfaces Si et 82 représente au moins 20 % de la surface totale de la particule ; et (ii) La densité surfacique de chaînes organiques liées à 82 est supérieure à au moins 5 fois la densité surfacique de chaînes à caractère hydrophobe liées à Si. Thus, in a particularly advantageous manner, the modified surface particles present in the compositions of the invention are such that they can each be divided by a plane of cross section into two surfaces Si and 82 such that: (i) Each of the surfaces If and 82 represents at least 20% of the total surface of the particle; and (ii) The surface density of organic chains linked to 82 is greater than at least 5 times the surface density of chains of hydrophobic nature linked to Si.
Quelle que soit la structure exacte des particules qu'elles contiennent, les compositions de l'invention possèdent spécifiquement un caractère émulsifiant prononcé. Ce caractère émulsifiant marqué peut être mis en évidence par le fait qu'elles sont capables d'émulsionner des systèmes eau/huile sous la forme d'émulsions stabilisées possédant une haute teneur en phase dispersée et une faible taille moyenne de goutte. Whatever the exact structure of the particles which they contain, the compositions of the invention specifically have a pronounced emulsifying character. This marked emulsifying character can be demonstrated by the fact that they are capable of emulsifying water / oil systems in the form of stabilized emulsions having a high content of dispersed phase and a small average drop size.
Ainsi, les compositions de l'invention sont généralement capables d'émulsionner sous forme d'émulsions inverses stabilisées des systèmes eau/huile, et elles peuvent notamment être utilisées dans ce cadre pour former des émulsions de type eau dans huile végétale ou eau dans huile de silicone, à haute teneur en phase aqueuse dispersée, c'est à dire présentant spécifiquement une teneur en phase aqueuse au moins égale à 40%, avantageusement supérieure ou égale à 50%, voire supérieure ou égale à 60% dans certains cas. Thus, the compositions of the invention are generally capable of emulsifying in the form of stabilized reverse emulsions of water / oil systems, and they can in particular be used in this context to form emulsions of the water in vegetable oil or water in oil type. of silicone, with a high content of dispersed aqueous phase, that is to say specifically having a content of aqueous phase at least equal to 40%, advantageously greater than or equal to 50%, or even greater than or equal to 60% in certain cases.
La mise en oeuvre des compositions de l'invention pour l'émulsification de tels systèmes eau/huile sous forme d'émulsions inverses permet, sous réserve de pousser suffisamment les conditions d'émulsification, d'obtenir, pour ces émulsions inverses stabilisées, des tailles moyennes de gouttes inférieures ou égales à 5 microns. De façon surprenante, alors que des tailles moyennes de gouttes de l'ordre de 5 microns sont généralement difficilement accessibles avec des compositions émulsifiantes usuelles, les The use of the compositions of the invention for the emulsification of such water / oil systems in the form of reverse emulsions makes it possible, subject to sufficiently pushing the emulsification conditions, to obtain, for these stabilized reverse emulsions, average drop sizes less than or equal to 5 microns. Surprisingly, while average drop sizes of the order of 5 microns are generally difficult to access with usual emulsifying compositions,
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compositions de l'invention permettent dans certains cas d'obtenir des tailles inférieures ou égales à 3 microns, avantageusement inférieures à 2 microns et, de façon particulièrement avantageuse, de l'ordre du micron. compositions of the invention allow in certain cases to obtain sizes less than or equal to 3 microns, advantageously less than 2 microns and, in a particularly advantageous manner, of the order of a micron.
Par ailleurs, les compositions émulsifiantes de l'invention permettent généralement d'émulsionner des systèmes eau/huile sous la forme d'émulsions directes (huile dans l'eau) stabilisées possédant une teneur en phase dispersée qui peut être supérieure à 40%, de préférence supérieure à 50%, voire supérieure à 60% ou même à 70%. Sous réserve de pousser suffisamment les conditions d'émulsification, la taille des gouttes présentes au sein des émulsions directes obtenues en utilisant les compositions émulsifiantes de l'invention est généralement inférieure ou égale à 10 microns, le plus souvent inférieure ou égale à 5 microns. Avantageusement elle peut être inférieure ou égale à 3 microns, et de préférence inférieure ou égale à 2 micron, voire à 1 micron. Furthermore, the emulsifying compositions of the invention generally make it possible to emulsify water / oil systems in the form of stabilized direct (oil in water) emulsions having a dispersed phase content which may be greater than 40%, of preferably greater than 50%, or even greater than 60% or even 70%. Subject to sufficiently pushing the emulsification conditions, the size of the drops present in the direct emulsions obtained using the emulsifying compositions of the invention is generally less than or equal to 10 microns, most often less than or equal to 5 microns. Advantageously, it can be less than or equal to 3 microns, and preferably less than or equal to 2 microns, or even 1 micron.
Les compositions émulsifiantes de l'invention peuvent être à base de plusieurs type de particules de dimensions nanométriques et/ou de chaînes à caractère hydrophobe. De ce fait, elles peuvent par exemple comprendre un seul type de tensioactif à caractère solide tel que défini précédemment, mais elles peuvent également comprendre un mélange de plusieurs types de ces tensioactifs à caractère solide, et notamment des tensioactifs à caractère solide possédant des longueurs et/ou des natures de chaîne majoritairement hydrophobes différentes, ou encore un mélange de tensioactifs à caractère solide à base de particules solides de natures chimiques différentes. Dans le cadre de ce type de mélanges, on évite généralement l'association, au sein d'une même composition de tensioactifs formés de particules solides de charges surfaciques de signes opposés, mais une telle association n'est toutefois pas exclue du cadre de la présente invention. The emulsifying compositions of the invention may be based on several types of particles of nanometric dimensions and / or of chains of hydrophobic nature. Therefore, they can for example comprise a single type of surfactant of solid character as defined above, but they can also comprise a mixture of several types of these surfactants of solid character, and in particular surfactants of solid character having lengths and / or mainly hydrophobic chain natures, or else a mixture of surfactants of solid nature based on solid particles of different chemical natures. In the context of this type of mixture, the association, generally within the same composition of surfactants formed of solid particles with surface charges of opposite signs, is avoided, but such an association is not however excluded from the scope of the present invention.
En fonction de la nature exacte de la particule solide et des chaînes à caractère hydrophobe mises en oeuvre, les compositions émulsifiantes de la présente invention peuvent être formulées de façons diverses. Depending on the exact nature of the solid particle and the hydrophobic chains used, the emulsifying compositions of the present invention can be formulated in various ways.
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Cependant, compte tenu de la spécificité des agents tensioactifs à caractère solide de la présente invention, les compositions émulsifiantes comprenant ces particules de surface modifiée se présentent avantageusement, dans le cas général, sous forme d'une émulsion de type huile dans l'eau, ou eau dans l'huile, lesdites particules de dimensions nanométriques à la surface desquelles sont liées les chaînes organiques à caractère hydrophobe étant localisées au moins partiellement localisées aux interfaces de type eau/huile de ladite émulsion. Généralement, les particules de dimensions nanométriques de surface modifiée sont majoritairement localisées aux interfaces de type eau/huile de l'émulsion, c'est à dire qu'au moins 50%, de préférence au moins 60%, avantageusement au moins 70%, et de façon encore plus préférentielle au moins 80% de ces particules sont localisées aux interfaces. Ainsi, il peut s'agir d'émulsions stabilisées par des agents tensioactifs à caractère solides selon l'invention. However, taking into account the specificity of the surfactants having a solid character of the present invention, the emulsifying compositions comprising these particles of modified surface are advantageously, in the general case, in the form of an emulsion of oil-in-water type, or water in oil, said particles of nanometric dimensions to the surface of which the organic chains of hydrophobic nature are bonded being located at least partially located at the water / oil type interfaces of said emulsion. Generally, the particles of nanometric dimensions of modified surface are mainly located at the water / oil type interfaces of the emulsion, that is to say that at least 50%, preferably at least 60%, advantageously at least 70%, and even more preferably at least 80% of these particles are located at the interfaces. Thus, it may be emulsions stabilized by surfactants of solid character according to the invention.
La taille moyenne des gouttes présentes au sein des compositions émulsifiantes de l'invention sous forme d'émulsions est généralement comprise entre 0,1 ! lm et 20 ! lm, avec une répartition de ces gouttes homodisperse ou polydisperse. La taille moyenne des gouttes est de préférence inférieure ou égale à 10 ! lm, de préférence au plus de 5 ! lu. De façon particulièrement avantageuse, cette taille moyenne de goutte est comprise entre 0,5 ! lm et 3 ! lm, de préférence entre 0,5 et 2 ! lm. The average size of the drops present in the emulsifying compositions of the invention in the form of emulsions is generally between 0.1! lm and 20! lm, with a distribution of these homodisperse or polydisperse drops. The average size of the drops is preferably less than or equal to 10! lm, preferably at most 5! read. Particularly advantageously, this average drop size is between 0.5! lm and 3! lm, preferably between 0.5 and 2! lm.
La concentration en particules solides de surface modifiée au sein de cette émulsion peut quant à elle être caractérisée par un taux de recouvrement des gouttes de l'émulsion. Ce taux de recouvrement est défini par le rapport de la portion de la surface totale des gouttes occupée par les particules sur la surface totale développée par les gouttes de l'émulsion. Avantageusement, ce taux de recouvrement des gouttes de l'émulsion est compris entre 20 % et 100 %. De préférence, il est supérieur à 50 %, et de façon particulièrement préférée, supérieur à 80 %. The concentration of modified surface solid particles within this emulsion can be characterized by a rate of recovery of the drops of the emulsion. This recovery rate is defined by the ratio of the portion of the total surface of the drops occupied by the particles on the total surface developed by the drops of the emulsion. Advantageously, this recovery rate of the drops of the emulsion is between 20% and 100%. Preferably, it is greater than 50%, and particularly preferably, greater than 80%.
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Par ailleurs, il est à noter qu'en plus des particules de type agents tensioactifs à caractère solide assurant la stabilisation aux interfaces liquide/liquide, les compositions émulsifiantes de l'invention prenant la forme d'émulsions peuvent contenir en outre des particules de surface modifiée non présents à ces interfaces, et notamment à des interfaces de type eau/air ou huile/air, ou encore au sein des phases continue et dispersée. Furthermore, it should be noted that in addition to the particles of surfactant type having a solid character ensuring the stabilization at the liquid / liquid interfaces, the emulsifying compositions of the invention taking the form of emulsions may also contain surface particles. modified not present at these interfaces, and in particular at interfaces of the water / air or oil / air type, or even within the continuous and dispersed phases.
Globalement, en tenant compte de la totalité des particules de surface modifiée présentes au sein de l'émulsion, on peut définir un taux d'incorporation théorique des particules, défini par le rapport de la surface totale que sont théoriquement capables de recouvrir les particules solides présentes au sein de l'émulsion sur la surface totale théorique développée par les gouttes de l'émulsion. Pour ce calcul de la surface totale théorique développée par les gouttes de l'émulsion, on suppose que l'émulsion est de répartition monodispersée, avec un diamètre de gouttes égal au diamètre moyen des gouttes présentes. Compte tenu de cette définition, ce taux théorique peut être supérieur à 100 %. De préférence, la concentration en particules de surface modifiée au sein de l'émulsion est telle que ce taux d'incorporation théorique est compris entre 20 % et 300 % et avantageusement entre 50 et 200 %. Overall, taking into account all of the modified surface particles present in the emulsion, it is possible to define a theoretical incorporation rate of the particles, defined by the ratio of the total surface that the solid particles are theoretically capable of covering. present within the emulsion on the total theoretical surface developed by the drops of the emulsion. For this calculation of the theoretical total surface developed by the drops of the emulsion, it is assumed that the emulsion is of monodispersed distribution, with a diameter of drops equal to the average diameter of the drops present. Given this definition, this theoretical rate may be greater than 100%. Preferably, the concentration of modified surface particles within the emulsion is such that this theoretical incorporation rate is between 20% and 300% and advantageously between 50 and 200%.
La présence de ces particules de surface modifiée aux interfaces liquide/liquide permet une stabilisation effective de la composition émulsifiante sous forme d'émulsion. Ainsi, on constate généralement que la stabilité est telle qu'après un stockage pendant une durée de 7 jours, avantageusement pendant une durée pouvant aller au moins jusqu'à 30 jours, la composition reste sous la forme d'une émulsion. The presence of these modified surface particles at the liquid / liquid interfaces allows effective stabilization of the emulsifying composition in the form of an emulsion. Thus, it is generally found that the stability is such that after storage for a period of 7 days, advantageously for a period which can range at least up to 30 days, the composition remains in the form of an emulsion.
Par ailleurs, cette émulsion stabilisée est spécifiquement une composition qui peut jouer le rôle d'une composition stabilisante, pour assurer la stabilisation d'émulsions de type huile dans l'eau ou eau dans l'huile. Furthermore, this stabilized emulsion is specifically a composition which can play the role of a stabilizing composition, to ensure the stabilization of emulsions of the oil in water or water in oil type.
Toutefois, compte tenu de la dilution introduite dans ce type d'opération, ces compositions émulsifiantes sous forme d'émulsions sont, dans ce cas, généralement mises en oeuvre en de fortes proportions, généralement à raison However, taking into account the dilution introduced in this type of operation, these emulsifying compositions in the form of emulsions are, in this case, generally used in high proportions, generally at the right level.
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de 10 % à 80 % en volume par rapport au volume total de l'émulsion à stabiliser, et avantageusement à raison de 10 % à 50 % en volume. from 10% to 80% by volume relative to the total volume of the emulsion to be stabilized, and advantageously at a rate of 10% to 50% by volume.
De ce fait, lorsque cela est possible, on préfère mettre en oeuvre les agents tensioactifs à caractère solide de l'invention sous la forme d'une formulation concentrée ayant de préférence une teneur en solide supérieure à 5 % en masse, avantageusement supérieure à 8 % en masse, et préférentiellement supérieure à 10 % en masse. Therefore, when possible, it is preferred to use the surfactants having a solid character of the invention in the form of a concentrated formulation preferably having a solid content greater than 5% by mass, advantageously greater than 8 % by mass, and preferably greater than 10% by mass.
Cette formulation concentrée peut par exemple être formée par un culot d'ultracentrifugation obtenu par exemple par ultracentrifugation, ou bien encore par concentration par évaporation lente, d'une composition émulsifiante sous forme d'émulsion telle que définie précédemment. This concentrated formulation can for example be formed by an ultracentrifugation pellet obtained for example by ultracentrifugation, or even by concentration by slow evaporation, of an emulsifying composition in the form of an emulsion as defined above.
Toutefois, il est à souligner que ce type de formulation ne peut pas être envisagé avec tous les types de particules de surface modifiée de l'invention. En effet, au sein de ce type de formulation concentrée, les particules solides sont suffisamment rapprochées pour qu'on puisse observer des phénomènes d'agglomération interparticulaires. However, it should be emphasized that this type of formulation cannot be envisaged with all the types of modified surface particles of the invention. In fact, within this type of concentrated formulation, the solid particles are sufficiently close together that one can observe phenomena of interparticle agglomeration.
De ce fait, les particules de surface modifiée mises en oeuvre dans ce type de formulations concentrées sont, de façon préférentielle des particules à base de phosphate de calcium, de phosphate de vanadium ou de vanadate de terre rare, possédant avantageusement des charges surfaciques élevées, pour lesquelles ces phénomènes de réagglomération sont minimisés. Therefore, the modified surface particles used in this type of concentrated formulations are preferably particles based on calcium phosphate, vanadium phosphate or rare earth vanadate, advantageously having high surface charges, for which these phenomena of re-agglomeration are minimized.
Cependant, les formulations émulsifiantes concentrées de l'invention ne sauraient se limiter à ces composés particuliers. However, the concentrated emulsifying formulations of the invention cannot be limited to these particular compounds.
Outre ces particules de surface modifiée, les compositions émulsifiantes de l'invention sous forme de formulations concentrées contiennent généralement de l'eau et des composés liquides peu ou non miscibles à l'eau tels que des huiles végétales, des huiles de silicone ou des hydrocarbures. Le rapport de la teneur en eau et en composés liquides hydrophobes dans ces compositions est variable en une large mesure. In addition to these surface-modified particles, the emulsifying compositions of the invention in the form of concentrated formulations generally contain water and liquid compounds which are not very immiscible with water, such as vegetable oils, silicone oils or hydrocarbons. . The ratio of the content of water and hydrophobic liquid compounds in these compositions is variable to a large extent.
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Ainsi, dans le cas d'une formulation concentrée obtenue par ultracentrifugation ou par concentration par évaporation d'une émulsion mère, ce rapport varie en fonction de la nature de ladite émulsion mère. Thus, in the case of a concentrated formulation obtained by ultracentrifugation or by concentration by evaporation of a mother emulsion, this ratio varies according to the nature of said mother emulsion.
Généralement, le rapport volumique de la phase correspondant initialement à la phase dispersée de l'émulsion mère sur la phase correspondant initialement à la phase continue de l'émulsion mère est compris entre 0,01 et 0,8. Generally, the volume ratio of the phase initially corresponding to the dispersed phase of the mother emulsion to the phase initially corresponding to the continuous phase of the mother emulsion is between 0.01 and 0.8.
Avantageusement ce rapport volumique est au moins égal à 0,2, et de façon préférentielle au moins égal à 0,4. Advantageously, this volume ratio is at least equal to 0.2, and preferably at least equal to 0.4.
Les formulations concentrées définies ci-dessus présentent des propriétés émulsifiantes importantes. Elles sont susceptibles de stabiliser des émulsions de type eau dans l'huile, ou huile dans l'eau, voire des émulsions multiples avec une bonne stabilité dans le temps. De façon générale, ce type de composition émulsifiante concentrée est mise en oeuvre à raison de 10 à 200 % en masse par rapport à la masse de la phase dispersée de l'émulsion à stabiliser. Avantageusement, ces formulations sont mises en oeuvre à raison de 10 à 100 % en masse et, de préférence à raison de 10 à 50 % en masse par rapport à la masse de la phase dispersée. The concentrated formulations defined above have significant emulsifying properties. They are capable of stabilizing water-in-oil or oil-in-water emulsions, or even multiple emulsions with good stability over time. In general, this type of concentrated emulsifying composition is used at a rate of 10 to 200% by mass relative to the mass of the dispersed phase of the emulsion to be stabilized. Advantageously, these formulations are used in an amount of 10 to 100% by mass and preferably in an amount of 10 to 50% by mass relative to the mass of the dispersed phase.
Les compositions émulsifiantes comprenant les particules de surface modifiée de l'invention peuvent également se présenter sous forme de dispersions à haute teneur en solide présentant, le cas échéant, une teneur en solide comprise entre 10 et 90 % en masse. The emulsifying compositions comprising the modified surface particles of the invention can also be in the form of dispersions with a high solid content having, where appropriate, a solid content of between 10 and 90% by mass.
Ces dispersions concentrées sont généralement formées d'une dispersion de particules de surface modifiée selon l'invention dans une phase continue à caractère hydrophile ou hydrophobe, où ladite phase continue représente généralement au moins 50 % du volume de la dispersion. These concentrated dispersions are generally formed from a dispersion of surface particles modified according to the invention in a continuous phase of hydrophilic or hydrophobic character, where said continuous phase generally represents at least 50% of the volume of the dispersion.
Les émulsions stabilisées obtenues par mise en oeuvre des compositions émulsifiantes de l'invention, qu'elles soient sous forme d'émulsions de formulations concentrées ou de dispersion à haute teneur en solide, peuvent mettre en oeuvre à titre de phase hydrophobe de nombreux The stabilized emulsions obtained by using the emulsifying compositions of the invention, whether in the form of emulsions of concentrated formulations or of dispersions with a high solid content, can use numerous hydrophobic phases.
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composés, tels que des huiles végétales, des huiles minérales, des solvants aromatiques ou bien encore des cétones non hydrosolubles. compounds, such as vegetable oils, mineral oils, aromatic solvents or even water-insoluble ketones.
La nature des phases hydrophobe et hydrophile mises en oeuvre au sein des émulsions stabilisées par mise en oeuvre d'une composition émulsifiante selon l'invention n'est pas forcément subordonnée à la nature des phases hydrophile et hydrophobe présentes au sein de la composition émulsifiante. Ainsi, une composition émulsifiante comprenant une phase hydrophobe particulière pourra notamment être mise en oeuvre pour assurer la stabilisation d'une émulsion comprenant un autre type d'huile, dans la mesure où cette huile est soluble à celle présente dans la composition émulsifiante. The nature of the hydrophobic and hydrophilic phases used within the emulsions stabilized by using an emulsifying composition according to the invention is not necessarily dependent on the nature of the hydrophilic and hydrophobic phases present within the emulsifying composition. Thus, an emulsifying composition comprising a particular hydrophobic phase may in particular be used to ensure the stabilization of an emulsion comprising another type of oil, insofar as this oil is soluble to that present in the emulsifying composition.
Enfin, dans le cas de la mise en oeuvre de certaines particules, les compositions émulsifiantes de l'invention peuvent se présenter sous la forme d'une poudre solide, avantageusement essentiellement constituée d'agents tensioactifs à caractère solide selon l'invention, lesdits agents tensioactifs solides étant dans ce cas de préférence à base de phosphate de calcium, de phosphate de terre rare ou de vanadate de terre rare, ces agents étant généralement redispersable avec un faible taux d'agglomération interparticulaire dans des milieux aqueux, hydrophobes, ou dans des milieux biphasiques de type eau/huile. Finally, in the case of the use of certain particles, the emulsifying compositions of the invention can be in the form of a solid powder, advantageously essentially consisting of surfactants of solid character according to the invention, said agents solid surfactants in this case preferably based on calcium phosphate, rare earth phosphate or rare earth vanadate, these agents generally being redispersible with a low rate of interparticle agglomeration in aqueous, hydrophobic media, or in biphasic water / oil media.
Selon un autre aspect, la présente invention a également pour objet un procédé de préparation de compositions émulsifiantes telles que définies précédemment. According to another aspect, the present invention also relates to a process for the preparation of emulsifying compositions as defined above.
Ce procédé de préparation d'une composition émulsifiante selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend une étape consistant à former une émulsion à partir d'une phase aqueuse et d'une phase hydrophobe en présence d'un tensioactif moléculaire et de particules colloïdales à base d'un phosphate ou d'un vanadate métallique, de dimensions nanométriques, et capables de s'associer avec lesdits agents tensioactifs moléculaires par liaison complexant, par liaison électrostatique ou par liaison hydrogène, ces This process for preparing an emulsifying composition according to the invention is characterized in that it comprises a step consisting in forming an emulsion from an aqueous phase and from a hydrophobic phase in the presence of a molecular surfactant and colloidal particles based on a phosphate or a metallic vanadate, of nanometric dimensions, and capable of associating with said molecular surfactants by complexing bond, by electrostatic bond or by hydrogen bond, these
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particules présentant généralement une surface hydrophile, et avantageusement une charge superficielle non nulle. particles generally having a hydrophilic surface, and advantageously a non-zero surface charge.
Cette étape de formation de l'émulsion doit spécifiquement être conduite de façon à mener à un ancrage des particules colloïdales associées aux tensioactifs moléculaires aux interfaces eau/huile de l'émulsion, tout en évitant le transfert de ces particules colloïdales associées au tensioactif moléculaire vers la phase hydrophobe. Cet ancrage induit pour les particules une zone orientée vers la phase hydrophobe et une zone orientée vers la phase hydrophile. This step of forming the emulsion must specifically be carried out so as to anchor the colloidal particles associated with the molecular surfactants at the water / oil interfaces of the emulsion, while avoiding the transfer of these colloidal particles associated with the molecular surfactant to the hydrophobic phase. This anchoring induces for the particles a zone oriented towards the hydrophobic phase and a zone oriented towards the hydrophilic phase.
L'ancrage spécifique des particules aux interfaces ainsi réalisé peut être visualisé par exemple par cryo-microscopie à transmission sur des échantillons congelés, selon la méthode Dubochet, consistant à réaliser un film mince d'épaisseur comprise entre 50 et 100nm en plongeant un support percé dans l'émulsion, et à plonger le film ainsi obtenu dans l'éthane liquide ou l'azote liquide, ce qui préserve un état de dispersion des particules représentatif de celui présent dans l'émulsion initiale. The specific anchoring of the particles at the interfaces thus produced can be viewed for example by transmission cryo-microscopy on frozen samples, according to the Dubochet method, consisting in producing a thin film of thickness between 50 and 100 nm by immersing a pierced support in the emulsion, and immersing the film thus obtained in liquid ethane or liquid nitrogen, which preserves a state of dispersion of the particles representative of that present in the initial emulsion.
Ainsi, selon un mode de mise en oeuvre avantageux, le procédé de préparation d'une composition émulsifiante selon l'invention comprend les étapes consistant à : (a) former une phase hydrophobe et une dispersion aqueuse colloïdale de particules de dimensions nanométriques à base d'un composé métallique choisi parmi un phosphate ou un vanadate, ladite phase hydrophobe ou ladite dispersion aqueuse comprenant un agent tensioactif moléculaire susceptible de s'associer, par complexation, par interaction électrostatique ou par liaison hydrogène, aux particules colloïdales ; (b) réaliser un mélange par addition de la phase hydrophobe à la dispersion aqueuse ou par addition de la dispersion aqueuse dans la phase hydrophobe ; et (c) soumettre le mélange obtenu à un émulsification. Thus, according to an advantageous embodiment, the method for preparing an emulsifying composition according to the invention comprises the steps consisting in: (a) forming a hydrophobic phase and an aqueous colloidal dispersion of particles of nanometric dimensions based on 'a metal compound chosen from a phosphate or a vanadate, said hydrophobic phase or said aqueous dispersion comprising a molecular surfactant capable of associating, by complexation, by electrostatic interaction or by hydrogen bonding, with the colloidal particles; (b) mixing by adding the hydrophobic phase to the aqueous dispersion or by adding the aqueous dispersion to the hydrophobic phase; and (c) subjecting the mixture obtained to an emulsification.
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Avantageusement, les particules colloïdales mises en oeuvre dans ce mode de réalisation du procédé de l'invention sont sous la forme de dispersions colloïdales aqueuses possédant de préférence des distributions granulométriques monodispersées, et avantageusement caractérisées par un taux d'agglomération interparticulaire inférieur à 20 % en nombre, de préférence inférieur à 5 %, et au sein de laquelle le diamètre hydrodynamique moyen des particules est avantageusement compris entre 2 et 100 nm dans le cas de particules de morphologie isotrope et entre 5 et 250 nm dans le cas de particules de morphologie anisotrope. Advantageously, the colloidal particles used in this embodiment of the process of the invention are in the form of aqueous colloidal dispersions preferably having monodispersed particle size distributions, and advantageously characterized by an interparticle agglomeration rate of less than 20% by number, preferably less than 5%, and within which the average hydrodynamic diameter of the particles is advantageously between 2 and 100 nm in the case of particles of isotropic morphology and between 5 and 250 nm in the case of particles of anisotropic morphology .
Les particules de l'étape (a) sont de préférence constituées au moins partiellement d'un phosphate de calcium, d'un phosphate de terre rare ou d'un vanadate de terre rare, et elles peuvent présenter en surface des groupements chimiques variés, avantageusement des groupements de type cations métalliques ou de type (Met)-O (H)... H+ ou (Met)-OH... OH-- (où Met désigne un métal). Les particules peuvent également présenter des agents de surface tels que des ions citrates, des ions acétates ou des acides aminés, généralement liés à la particule par l'intermédiaire d'un cation métallique, le plus souvent par liaison complexant. The particles of step (a) preferably consist at least partially of a calcium phosphate, a rare earth phosphate or a rare earth vanadate, and they can have various chemical groups on the surface, advantageously groups of the metal cation type or of the (Met) -O (H) ... H + or (Met) -OH ... OH-- type (where Met denotes a metal). The particles may also have surfactants such as citrate ions, acetate ions or amino acids, generally linked to the particle via a metal cation, most often by complexing bond.
Les dispersions colloïdales aqueuses à base de phosphate de calcium mises en oeuvre dans le cadre du procédé de l'invention peuvent typiquement être obtenues selon un procédé comportant les étapes consistant à :
21 - mettre en contact, en solution aqueuse, une source de cations Ca2+, une source d'anions PC'et un acide aminé, à un pH compris entre 5 et 10, avec des quantités respectives de source de Ca2+ et de source d'anions P043telles que le rapport molaire Ca/P varie entre 1 et 3,5, et avec une quantité d'acide aminé telle que le rapport molaire acide aminé 1 Ca varie entre 0,3 et 2,5 ; et The aqueous colloidal dispersions based on calcium phosphate used in the context of the process of the invention can typically be obtained according to a process comprising the steps consisting in:
21 - bringing into contact, in aqueous solution, a source of Ca2 + cations, a source of PC anions and an amino acid, at a pH of between 5 and 10, with respective amounts of Ca2 + source and of P043 anions such that the Ca / P molar ratio varies between 1 and 3.5, and with an amount of amino acid such that the amino acid 1 Ca molar ratio varies between 0.3 and 2.5; and
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- laisser mûrir le milieu obtenu à une température comprise ente 15 C et 150 C jusqu'à obtention d'une dispersion colloïdale, qu'on peut éventuellement laver par ultrafiltration. - allow the medium obtained to mature at a temperature between 15 ° C. and 150 ° C. until a colloidal dispersion is obtained, which can optionally be washed by ultrafiltration.
Les dispersions colloïdales à base de phosphate de terre rare (respectivement de vanadates) de terre rare utilisables dans le cadre de la mise en oeuvre du procédé de l'invention peuvent quant à elles typiquement être obtenues selon un procédé comportant les étapes consistant à : - former un mélange aqueux comprenant un sel de terre rare et un agent complexant de ladite terre rare, présentant un pK supérieur à 2, 5, de préférence d'au moins 3, K étant la constante de dissociation du complexe, cet agent complexant étant de préférence un polyacide-alcool tel que l'acide citrique ; et - additionner une base et une source d'ions phosphates, hydrogénophosphates (respectivement une source d'ions vanadates) au milieu, jusqu'à l'obtention d'un pH généralement compris entre 9 et 12, 5, puis porter le milieu à une température comprise entre 60 et 180 C, ce par quoi on obtient une dispersion colloïdale, qu'on peut éventuellement laver par ultrafiltration. Colloidal dispersions based on rare earth phosphate (respectively vanadates) of rare earth which can be used in the context of the implementation of the process of the invention can typically be obtained according to a process comprising the steps consisting in: - forming an aqueous mixture comprising a rare earth salt and a complexing agent of said rare earth, having a pK greater than 2.5, preferably at least 3, K being the dissociation constant of the complex, this complexing agent being preferably a polyacid alcohol such as citric acid; and - adding a base and a source of phosphate ions, hydrogen phosphate (respectively a source of vanadate ions) to the medium, until a pH generally between 9 and 12.5 is obtained, then bringing the medium to a temperature between 60 and 180 C, whereby a colloidal dispersion is obtained, which can optionally be washed by ultrafiltration.
La phase hydrophobe mise en oeuvre dans le procédé de l'invention est constituée d'un liquide ou d'un mélange de liquides organiques au moins peu solubles à l'eau, et avantageusement insolubles à l'eau, et qui peuvent être de nature extrêmement variée. The hydrophobic phase used in the process of the invention consists of a liquid or a mixture of organic liquids at least sparingly soluble in water, and advantageously insoluble in water, and which can be of a nature extremely varied.
Ainsi, il peut s'agir notamment d'un hydrocarbure aliphatique et/ou cycloaliphatique inerte, ou d'un mélange de tels composés, tel que par exemple une essence minérale ou une essence de pétrole pouvant contenir, le cas échéant, des composés aromatiques. On peut également citer à titre indicatif l'hexane, l'heptane, l'octane, le nonane, le décane, le cyclohexane, le cyclopentane, le cycloheptan et les naphtènes liquides à titre de composés Thus, it may especially be an inert aliphatic and / or cycloaliphatic hydrocarbon, or a mixture of such compounds, such as for example a mineral spirits or petroleum spirits which may contain, if necessary, aromatic compounds. . Mention may also be made, by way of indication, of hexane, heptane, octane, nonane, decane, cyclohexane, cyclopentane, cycloheptan and liquid naphthenes as compounds.
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particulièrement adaptés. Les solvants aromatiques tels que le benzène, le toluène, l'éthylbenzène et les xylènes conviennent également, ainsi que les coupes pétrolières du type ISOPAR ou SOLVESSO (marques déposées par la société EXXON), notamment SOLVESSO 100, qui contient essentiellement un mélange de méthyléthyl-et triméthyl-benzène, et le SOLVESSO 150 qui renferme un mélange d'alcoyl benzènes en particulier de diméthyléthyl-benzène et de tétraméthyl-benzène. particularly suitable. Aromatic solvents such as benzene, toluene, ethylbenzene and xylenes are also suitable, as well as petroleum fractions of the ISOPAR or SOLVESSO type (trademarks registered by the company EXXON), in particular SOLVESSO 100, which essentially contains a mixture of methylethyl -and trimethyl-benzene, and SOLVESSO 150 which contains a mixture of alkyl benzenes, in particular dimethylethyl benzene and tetramethyl benzene.
On peut également mettre en oeuvre des hydrocarbures chlorés tels que le chloro-ou dichloro-benzène, le chlorotoluène, aussi bien que des éthers aliphatiques et cycloaliphatiques tels que l'éther de diisopropyle, l'éther de dibutyl ou les cétones aliphatiques et cycloaliphatiques telles que la méthylisobutylcétone, la dibutylcétone, ou encore l'oxyde de mésityle. It is also possible to use chlorinated hydrocarbons such as chloro or dichlorobenzene, chlorotoluene, as well as aliphatic and cycloaliphatic ethers such as diisopropyl ether, dibutyl ether or aliphatic and cycloaliphatic ketones such as as methyl isobutyl ketone, dibutyl ketone, or mesityl oxide.
On peut aussi utiliser des cétones non miscibles à l'eau. Ketones immiscible with water can also be used.
Les esters peuvent aussi être envisagés. On peut citer comme esters susceptibles d'être utilisés notamment ceux issus de la réaction d'acides avec des alcools possédant de 1 à 8 atomes de carbone, et notamment les palmitates d'alcool secondaire tel que l'isopropanol. Les acides dont sont issus ces esters peuvent être des acides carboxyliques aliphatiques, des acides sulfoniques aliphatiques, des acides phosphoniques aliphatiques, des acides alcoylarylsulfoniques, et des acides alcoylarylphosphoniques possédant environ de 10 à environ 40 atomes de carbone, qu'ils soient naturels ou synthétiques. A titre d'exemple, on peut citer les acides gras de tallol, d'huile de coco, de soja, de suif, d'huile de lin, l'acide oléique, l'acide linoléique, l'acide stéarique et ses isomères, l'acide pélargonique, l'acide caprique, l'acide aurique, l'acide myristique, l'acide dodécylbenzènesulfonique, l'acide éthyl-2 hexanoïque, l'acide naphténique, l'acide hexoïque, l'acide toluène-sulfonique, l'acide toluènephosphonique, l'acide lauryl-sulfonique, l'acide lauryl-phosphonique, l'acide palmityl-sulfonique, et l'acide palmityl-phosphonique. Les mélanges de ces différents composés sont des phases hydrophobes particulièrement adaptées. Esters can also be considered. Mention may be made, as esters which can be used, in particular those resulting from the reaction of acids with alcohols having from 1 to 8 carbon atoms, and in particular secondary alcohol palmitates such as isopropanol. The acids from which these esters are derived can be aliphatic carboxylic acids, aliphatic sulfonic acids, aliphatic phosphonic acids, alkylarylsulfonic acids, and alkylarylphosphonic acids having about 10 to about 40 carbon atoms, whether natural or synthetic. . By way of example, mention may be made of tall oil fatty acids, coconut oil, soybean, tallow, linseed oil, oleic acid, linoleic acid, stearic acid and its isomers , pelargonic acid, capric acid, auric acid, myristic acid, dodecylbenzenesulfonic acid, 2-ethylhexanoic acid, naphthenic acid, hexoic acid, toluenesulfonic acid , toluenephosphonic acid, lauryl-sulfonic acid, lauryl-phosphonic acid, palmityl-sulfonic acid, and palmityl-phosphonic acid. The mixtures of these different compounds are particularly suitable hydrophobic phases.
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A titre de phase hydrophobe particulièrement avantageuse dans le cadre de l'invention, on peut citer les huiles végétales, telles que les huiles de
soja, les huiles de lin, les huiles de colza, ou encore les huiles de coco. As a particularly advantageous hydrophobic phase in the context of the invention, mention may be made of vegetable oils, such as
soybeans, linseed oils, rapeseed oils, or even coconut oils.
Les huiles de silicones sont également des composés hydrophobes avantageusement mis en oeuvre. The silicone oils are also hydrophobic compounds advantageously used.
Il est à noter que la nature exacte de la phase hydrophobe mise en oeuvre dans le procédé est à adapter en fonction de la nature du tensioactif moléculaire utilisé. En effet, il est notamment à souligner que, dans le procédé de l'invention, l'affinité entre la phase hydrophobe et le tensioactif moléculaire mis en oeuvre doit être suffisamment faible pour que l'on observe effectivement l'ancrage des particules aux interfaces de l'émulsion réalisée. It should be noted that the exact nature of the hydrophobic phase used in the process is to be adapted as a function of the nature of the molecular surfactant used. Indeed, it should in particular be emphasized that, in the process of the invention, the affinity between the hydrophobic phase and the molecular surfactant used must be sufficiently low so that the anchoring of the particles at the interfaces is effectively observed of the emulsion produced.
En d'autres termes, la phase hydrophobe et le tensioactif ionique moléculaire utilisés dans le procédé de l'invention sont généralement choisis de façon à ce que ledit tensioactif moléculaire ne mène pas, en l'absence de particules colloïdales, à une émulsion optimale, notamment en terme de stabilité, d'une phase hydrophile avec la phase hydrophobe mise en oeuvre. In other words, the hydrophobic phase and the molecular ionic surfactant used in the process of the invention are generally chosen so that said molecular surfactant does not lead, in the absence of colloidal particles, to an optimal emulsion, in particular in terms of stability, of a hydrophilic phase with the hydrophobic phase used.
De façon générale, la phase hydrophobe et la chaîne hydrophobe du tensioactif ionique moléculaire mis en oeuvre sont choisis de façon à ce que ladite phase hydrophobe présente une faible compatibilité avec la chaîne hydrophobe du tensioactif moléculaire utilisé. En ce qui concerne le choix de la phase hydrophobe et du tensioactif moléculaire, l'homme du métier pourra de ce fait utiliser le concept basé sur les paramètres de volume et de solubilité. In general, the hydrophobic phase and the hydrophobic chain of the molecular ionic surfactant used are chosen so that said hydrophobic phase has poor compatibility with the hydrophobic chain of the molecular surfactant used. With regard to the choice of the hydrophobic phase and of the molecular surfactant, a person skilled in the art will therefore be able to use the concept based on the parameters of volume and solubility.
En effet, une phase hydrophobe peut être caractérisée par trois paramètres de solubilité 8D, 8P et 8H, définis à partir de l'énergie de cohésion correspondant aux forces d'attraction intermoléculaires. 8D, 8P et 8H représentent respectivement les paramètres correspondant à l'énergie de dispersion de London, l'énergie de polarité de Keesom et à un paramètre lié aux forces de liaison hydrogène. A ce sujet, on pourra notamment se reporter à l'article de J. Hidelbrand, dans le Journal of the American Chemical Society, Indeed, a hydrophobic phase can be characterized by three solubility parameters 8D, 8P and 8H, defined from the cohesion energy corresponding to the intermolecular attraction forces. 8D, 8P and 8H represent respectively the parameters corresponding to the London dispersion energy, the Keesom polarity energy and to a parameter linked to the hydrogen bonding forces. On this subject, one can in particular refer to the article by J. Hidelbrand, in the Journal of the American Chemical Society,
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volume 38, page 1452, (1916) ou à l'ouvrage de J. Hidelbrand et al.,"The solubility of non electrolytes", 3ème édition, Reinhold, New York, (1949). volume 38, page 1452, (1916) or to the work of J. Hidelbrand et al., "The solubility of non electrolytes", 3rd edition, Reinhold, New York, (1949).
De façon générale, une chaîne hydrophobe sera d'autant moins soluble dans une phase hydrophobe que les paramètres de solubilité 8D, 8P et 8H de cette chaîne seront différents de ceux de la phase hydrophobe. In general, a hydrophobic chain will be all the less soluble in a hydrophobic phase that the solubility parameters 8D, 8P and 8H of this chain will be different from those of the hydrophobic phase.
La nature de l'agent tensioactif moléculaire mis en oeuvre est quant à elle à adapter en fonction de la nature de l'émulsion (directe ou inverse) envisagée et de la nature (taille, composition...) des particules utilisées. The nature of the molecular surfactant used is for its part to be adapted as a function of the nature of the emulsion (direct or reverse) envisaged and of the nature (size, composition, etc.) of the particles used.
Toutefois, dans le cas général, les agents tensioactifs moléculaires mis en oeuvre possèdent généralement une masse moléculaire de 100 g/mol à 10 000 g/mol, et avantageusement de 100 g/mol et 5 000 g/mol. Ces agents tensioactifs moléculaires peuvent par exemple être des tensioactifs de type oligomères ou copolymères séquencés. However, in the general case, the molecular surfactants used generally have a molecular weight of from 100 g / mol to 10,000 g / mol, and advantageously from 100 g / mol and 5,000 g / mol. These molecular surfactants can for example be surfactants of the oligomer or block copolymer type.
Par ailleurs, les tensioactifs moléculaires mis en oeuvre possèdent spécifiquement un groupement chimique capable de complexer les cations métalliques présents à la surface des particules utilisées. Furthermore, the molecular surfactants used specifically have a chemical group capable of complexing the metal cations present on the surface of the particles used.
En effet, le but du procédé de l'invention est spécifiquement de formuler une composition émulsifiante comprenant des agents tensioactifs à caractère solide au sens de l'invention où la fixation des chaînes hydrophobes à la surface d'une particule est assurée par complexation forte. In fact, the aim of the process of the invention is specifically to formulate an emulsifying composition comprising surfactants of a solid nature within the meaning of the invention where the fixing of the hydrophobic chains to the surface of a particle is ensured by strong complexation.
Ainsi, dans le cas général, de façon notamment à assurer une cohésion optimale entre la particule et le tensioactif moléculaire au sein de la composition émulsifiante obtenue, les tensioactifs moléculaires mis en oeuvre sont préférentiellement des tensioactifs moléculaires à tête polaire complexant pouvant par exemple être des tensioactifs à tête polaire acide carboxylique ou carboxylate, des tensioactifs à tête polaire acide phosphorique ou phosphate, des tensioactifs à tête polaire acide sulfosuccinique ou sulfosuccinate, ou encore des tensioactifs à tête polaire acide sulfonique ou sulfonate. Avantageusement ces tensioactifs pourront être choisis parmi les Thus, in the general case, so as in particular to ensure optimum cohesion between the particle and the molecular surfactant within the emulsifying composition obtained, the molecular surfactants used are preferably molecular surfactants with complexing polar head which can, for example, be surfactants with polar head carboxylic acid or carboxylate, surfactants with polar head phosphoric acid or phosphate, surfactants with polar head sulfosuccinic acid or sulfosuccinate, or surfactants with polar head sulfonic acid or sulfonate. Advantageously, these surfactants can be chosen from
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alkylcarboxylates ou acides carboxyliques comportant de 4 à 20 atomes de carbone, de préférence de 6 à 18 atomes de carbones, ou les alkylsphosphates comportant de 4 à 20 atomes de carbone, et de préférence de 6 à 18 atomes de carbones. alkylcarboxylates or carboxylic acids containing from 4 to 20 carbon atoms, preferably from 6 to 18 carbon atoms, or alkylphosphates containing from 4 to 20 carbon atoms, and preferably from 6 to 18 carbon atoms.
Ces tensioactifs moléculaires peuvent également être choisis parmi les alkyl ethers polyoxyethylénés d'acides carboxyliques de formule Ra- (OC2H4) n-0-Rb, où Ra est un alkyl linéaire ou ramifié possédant de 4 à 20 atomes de carbone, n est un entier compris entre 1 et 12 et Rb est un groupement acide carboxylique tel que CH2-COOH, ou les mélanges de tels composés, tels que ceux commercialisés sous la marque AKIPO par la société Kao Chemicals. These molecular surfactants can also be chosen from polyoxyethylenated alkyl ethers of carboxylic acids of formula Ra- (OC2H4) n-0-Rb, where Ra is a linear or branched alkyl having 4 to 20 carbon atoms, n is an integer between 1 and 12 and Rb is a carboxylic acid group such as CH2-COOH, or mixtures of such compounds, such as those sold under the brand AKIPO by the company Kao Chemicals.
Le tensioactif moléculaire peut être également choisi parmi les alkyl ethers phosphates polyoxyéthylénés. Par "alkyl ethers phosphates polyoxyéthylénés", on entend les phosphates d'alcoyle polyoxyéthylénés de formule :
ou encore les phosphates de dialcoyle poyoxyéthylénés de formule :
Dans les formules ci-dessus, Rc, Rd, Re identiques ou différents représentent un radical alkyl linéaire ou ramifié possédant de 2 à 20 atomes de carbone ; un radical phényle ; un radical alkylaryl, plus particulièrement un radical alkylphényl, avec notamment une chaîne alkyle possédant de 8 à 12 atomes de carbone ; un radical arylalkyle, plus particulièrement un radical phénylaryl ; n représente un nombre entier pouvant varier de 2 à 12 ; Mi représente un atome d'hydrogène, de sodium ou de potassium. Les radicaux Rc, Rd et Re peuvent The molecular surfactant can also be chosen from polyoxyethylenated alkyl ethers phosphates. By "polyoxyethylenated alkyl ethers phosphates" is meant the polyoxyethylenated alkyl phosphates of formula:
or also the poyoxyethylenated dialkyl phosphates of formula:
In the above formulas, Rc, Rd, Re identical or different represent a linear or branched alkyl radical having from 2 to 20 carbon atoms; a phenyl radical; an alkylaryl radical, more particularly an alkylphenyl radical, with in particular an alkyl chain having from 8 to 12 carbon atoms; an arylalkyl radical, more particularly a phenylaryl radical; n represents an integer which can vary from 2 to 12; Mi represents a hydrogen, sodium or potassium atom. The radicals Rc, Rd and Re can
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être notamment des radicaux hexyle, octyle, décyle, dodécyle, oléyle, ou nonylphényle. be in particular hexyl, octyl, decyl, dodecyl, oleyl, or nonylphenyl radicals.
On peut citer comme exemple de ce type de composés amphiphiles ceux commercialisés sous les marques Lubrophos et Rhodaface par Rhodia, et notamment les produits ci-dessous : - les poly-oxy-ethylène alkyl (C8-C10) ethers phosphates Rhodafaco RA 600
-les poly-oxy-ethylène tri-decyl ether phosphate Rhodafac RS 710 ou RS 410 - les poly-oxy-ethylène oleocétyl ether phosphate Rhodaface PA 35 - les poly-oxy-ethylène nonylphenyl ether phosphate Rhodafaco PA 17 - les poly-oxy-ethylène nonyl (ramifié) ether phosphate Rhodafac RE 610
Le tensioactif moléculaire peut également être choisi parmi les diakylsulfosuccinates c'est à dire les composés de formule R6-O-C (O)-CH2CH (S03M2)-C (O)-O-R7 dans laquelle R6 et R7, identiques ou différents représentent un radical alkyl de C4 à C14 par exemple et M2 est un métal alcalin ou un hydrogène. Comme composés de ce type, on peut mentionner ceux commercialisés sous la marque AerosolE par la société Cyanamid. On peut également utiliser des copolymères séquencés Polyacrylate-polystyrène, ou tout copolymère séquencé comprenant une partie hydrophile comportant des fonctions complexantes, de préférence carboxylates et/ou phosphates. As an example of this type of amphiphilic compound, mention may be made of those sold under the brands Lubrophos and Rhodaface by Rhodia, and in particular the products below: - the poly-oxy-ethylene alkyl (C8-C10) ether phosphates Rhodafaco RA 600
- poly-oxy-ethylene tri-decyl ether phosphate Rhodafac RS 710 or RS 410 - poly-oxy-ethylene oleocetyl ether phosphate Rhodaface PA 35 - poly-oxy-ethylene nonylphenyl ether phosphate Rhodafaco PA 17 - poly-oxy- ethylene nonyl (branched) ether phosphate Rhodafac RE 610
The molecular surfactant can also be chosen from diakylsulfosuccinates, that is to say the compounds of formula R6-OC (O) -CH2CH (S03M2) -C (O) -O-R7 in which R6 and R7, which are identical or different, represent a alkyl radical from C4 to C14 for example and M2 is an alkali metal or hydrogen. As compounds of this type, mention may be made of those sold under the brand AerosolE by the company Cyanamid. Polyacrylate-polystyrene block copolymers can also be used, or any block copolymer comprising a hydrophilic part comprising complexing functions, preferably carboxylates and / or phosphates.
Dans le cadre particulier de la mise en oeuvre, dans le procédé de l'invention, de particules à base de phosphate de calcium, à base d'un phosphate de terre rare, ou à base d'un vanadate de terre rare, les agents tensioactifs moléculaires mis en oeuvre sont avantageusement des tensioactifs dont la tête polaire est un groupement choisi parmi un groupement carboxylate ou un groupement phosphate. In the particular context of the implementation, in the process of the invention, of particles based on calcium phosphate, based on a rare earth phosphate, or based on a rare earth vanadate, the agents molecular surfactants used are advantageously surfactants whose polar head is a group chosen from a carboxylate group or a phosphate group.
Par ailleurs, et quelle que soit la nature de l'émulsion et du ou des tensioactif (s) moléculaire (s) mis en oeuvre, la concentration totale en tensioactif ionique moléculaire au sein de la phase hydrophobe ou hydrophile est de préférence telle que le tensioactif ionique moléculaire est mis en oeuvre à raison Furthermore, and whatever the nature of the emulsion and of the molecular surfactant (s) used, the total concentration of molecular ionic surfactant within the hydrophobic or hydrophilic phase is preferably such that the molecular ionic surfactant is used in the right way
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de 0,2 à 20 % en masse par rapport au poids de la phase dispersée de l'émulsion obtenue, et avantageusement à raison de 0,5 à 10 % en masse. On préfère par ailleurs que la quantité totale de tensioactif ionique moléculaire au sein de la phase hydrophobe ou hydrophile soit telle que le rapport molaire de la quantité de tensioactif ionique moléculaire rapportée à la quantité de métal présent dans les phosphates et/ou vanadates constitutifs des particules soit compris entre 0,02 et 2, et de préférence entre 0,05 et 1. from 0.2 to 20% by mass relative to the weight of the dispersed phase of the emulsion obtained, and advantageously at a rate of 0.5 to 10% by mass. It is moreover preferred that the total amount of molecular ionic surfactant within the hydrophobic or hydrophilic phase is such that the molar ratio of the amount of molecular ionic surfactant relative to the amount of metal present in the phosphates and / or vanadates constituting the particles. is between 0.02 and 2, and preferably between 0.05 and 1.
En fonction des propriétés recherchées pour la composition émulsifiante obtenue in fine, on peut être amené à choisir une phase hydrophobe, un tensioactif moléculaire ou des particules colloïdales spécifiques. En fonction du choix d'un premier paramètre, par exemple la nature chimique de la particule colloïdale utilisée, il est des compétences de l'homme du métier d'adapter les autres paramètres, notamment la nature de la phase hydrophobe et des tensioactifs moléculaires utilisés, ainsi que les différentes concentrations et le rapport phase hydrophobe/phase hydrophile mis en oeuvre. Depending on the properties sought for the emulsifying composition obtained in fine, it may be necessary to choose a hydrophobic phase, a molecular surfactant or specific colloidal particles. Depending on the choice of a first parameter, for example the chemical nature of the colloidal particle used, it is the skill of the person skilled in the art to adapt the other parameters, in particular the nature of the hydrophobic phase and of the molecular surfactants used , as well as the different concentrations and the hydrophobic phase / hydrophilic phase ratio used.
Il est à souligner que ces différents paramètres sont à adapter au cas par cas. Toutefois, dans le cas général, la concentration de la dispersion colloïdale mise en oeuvre est généralement telle qu'elle corresponde à un taux de couverture théorique des gouttes dans l'émulsion obtenue à l'issue de l'étape (c), défini par le rapport de la surface que sont théoriquement capables de recouvrir les particules colloïdales mises en oeuvre sur la surface totale développée par les gouttes de l'émulsion, compris entre 100 et 600 %, de préférence situé entre 100 et 400 %, et avantageusement entre 100 et 300 %. It should be noted that these different parameters must be adapted on a case-by-case basis. However, in the general case, the concentration of the colloidal dispersion used is generally such that it corresponds to a theoretical coverage rate of the drops in the emulsion obtained at the end of step (c), defined by the ratio of the surface that are theoretically capable of covering the colloidal particles used on the total surface developed by the drops of the emulsion, between 100 and 600%, preferably between 100 and 400%, and advantageously between 100 and 300%.
En d'autres termes, on met donc généralement en oeuvre dans le procédé de l'invention un excès de particules de dimensions nanométriques. In other words, an excess of particles of nanometric dimensions is therefore generally used in the process of the invention.
De ce fait, la concentration en particules colloïdales dans les dispersions colloïdales mises en oeuvre est généralement comprise entre 1020 et 4. 1021 particules par litre et de préférence entre 2. 1020 et 1021 particules par litre. Consequently, the concentration of colloidal particles in the colloidal dispersions used is generally between 1020 and 4. 1021 particles per liter and preferably between 2.1020 and 1021 particles per liter.
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Le rapport du volume de la phase dispersée sur le volume total de l'émulsion mise en oeuvre est quant à lui généralement compris entre 5 et 90 %, de préférence entre 10 et 80 %, et de façon particulièrement avantageuse entre 15 et 80 %. The ratio of the volume of the dispersed phase to the total volume of the emulsion used is generally between 5 and 90%, preferably between 10 and 80%, and particularly advantageously between 15 and 80%.
L'étape (c) menant à la formation de l'émulsion à partir des phases hydrophobe et aqueuse est généralement conduite par dispersion ou microfluidisation à température ambiante, notamment par mise en oeuvre d'un disperseur rapide de type Ultraturaxt. Dans ce cas, l'émulsion est généralement obtenue en soumettant le mélange résultant de l'étape (b) à une dispersion sous cisaillement, généralement réalisée pendant une durée de 15 secondes à 1 heure, et de préférence pendant une durée de 30 secondes à 2 minutes, avec une vitesse d'agitation avantageusement comprise entre 5 000 et 20 000 tours par minutes. Step (c) leading to the formation of the emulsion from the hydrophobic and aqueous phases is generally carried out by dispersion or microfluidization at room temperature, in particular by using a fast disperser of the Ultraturaxt type. In this case, the emulsion is generally obtained by subjecting the mixture resulting from step (b) to a dispersion under shear, generally carried out for a period of 15 seconds to 1 hour, and preferably for a period of 30 seconds to 2 minutes, with an agitation speed advantageously between 5,000 and 20,000 revolutions per minute.
Cette étape (c) d'émulsification conduit à une émulsion dite"brute", où, compte tenu de la mise en oeuvre préférentielle d'un excès de particules colloïdales, une portion éventuellement importante des particules colloïdales peut ne pas être située aux interfaces de type eau/huile de l'émulsion. This emulsification step (c) leads to a so-called "crude" emulsion, where, given the preferential use of an excess of colloidal particles, a possibly large portion of the colloidal particles may not be located at the interfaces of water / oil type of emulsion.
De ce fait, on peut soumettre l'émulsion brute obtenue à l'issue de l'étape (c) à une étape ultérieure (d) de centrifugation. Le cas échéant, cette centrifugation est conduite à une vitesse avantageusement comprise entre 1 000 et 5 000 tours par minutes et pendant une durée allant de 2 minutes à 30 minutes. Therefore, the crude emulsion obtained at the end of step (c) can be subjected to a subsequent centrifugation step (d). Where appropriate, this centrifugation is carried out at a speed advantageously between 1,000 and 5,000 revolutions per minute and for a period ranging from 2 minutes to 30 minutes.
Généralement, cette centrifugation conduit à l'obtention de 3 phases : la phase supérieure du type de la phase continue de l'émulsion brute de l'étape (c), la phase inférieure constituant le culot de centrifugation et comprenant généralement les particules colloïdales mises en oeuvre de façon excédentaire, et une phase intermédiaire constituée par une émulsion stabilisée de qualité améliorée. C'est cette émulsion stabilisée constituant la phase intermédiaire qui est, le cas échéant, récupérée à l'issu de l'étape (d). Generally, this centrifugation leads to the obtaining of 3 phases: the upper phase of the type of the continuous phase of the raw emulsion of step (c), the lower phase constituting the centrifugation pellet and generally comprising the colloidal particles put in excess, and an intermediate phase consisting of a stabilized emulsion of improved quality. It is this stabilized emulsion constituting the intermediate phase which is, if necessary, recovered at the end of step (d).
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Que cette étape de centrifugation soit conduite ou non, on peut ensuite soumettre l'émulsion obtenue à une étape (e) de traitement thermique visant à renforcer les interactions entre particules et tensioactifs moléculaires. Whether this centrifugation step is carried out or not, the emulsion obtained can then be subjected to a step (e) of heat treatment aimed at strengthening the interactions between particles and molecular surfactants.
De préférence, cette étape de traitement thermique est conduite en portant l'émulsion obtenue à l'issu des étapes précédentes à une température comprise entre 40 C et 100 C, et de préférence entre 500C et 90 C, pendant une durée allant de 30 minutes à 24 heures, et avantageusement comprise entre 2 heures et 5 heures. Lors de cette étape de traitement thermique, l'émulsion peut être portée à ladite température, soit directement, soit par une montée progressive en température allant, le cas échéant, de 40C par minute à 0, 2 C par minute. Preferably, this heat treatment step is carried out by bringing the emulsion obtained at the end of the preceding steps to a temperature between 40 ° C. and 100 ° C., and preferably between 500 ° C. and 90 ° C., for a period ranging from 30 minutes. at 24 hours, and advantageously between 2 hours and 5 hours. During this heat treatment step, the emulsion can be brought to said temperature, either directly, or by a gradual rise in temperature ranging, if necessary, from 40 ° C. per minute to 0.2 ° C. per minute.
L'émulsion obtenue à l'issu de l'étape (c) et des éventuelles étapes (d) et/ou (e) peut être utilisée à titre de composition émulsifiante selon l'invention. Selon une variante, cette émulsion peut également être soumise dans certains cas à une étape (f) d'ultracentrifugation de façon à obtenir une formulation émulsifiante concentrée sous forme d'un culot d'ultracentrifugation. The emulsion obtained at the end of step (c) and any steps (d) and / or (e) can be used as an emulsifying composition according to the invention. According to a variant, this emulsion can also be subjected in certain cases to a step (f) of ultracentrifugation so as to obtain a concentrated emulsifying formulation in the form of an ultracentrifugation pellet.
De préférence, l'ultracentrifugation de l'étape (f) est conduite à raison de 5 000 à 30 000 tours par minute, avantageusement à raison de 3 000 à 25 000 tours par minute, pendant une durée allant généralement de 1 à 8 heures, et de préférence pendant une durée allant de 2 à 6 heures. Preferably, the ultracentrifugation of step (f) is carried out at the rate of 5,000 to 30,000 revolutions per minute, advantageously at the rate of 3,000 to 25,000 revolutions per minute, for a period generally ranging from 1 to 8 hours. , and preferably for a period ranging from 2 to 6 hours.
Le culot d'ultracentrifugation obtenu est alors généralement caractérisé par une teneur en solide supérieure à 5 % en masse, et de préférence supérieure à 8 % en masse. Les teneurs en eau et en huile varient quant à elles en fonction de la nature de l'émulsion soumise à l'ultracentrifugation. De façon générale, le rapport de volume de la phase correspondant à la phase dispersée de l'émulsion d'origine sur le volume de la phase correspondant à la phase continue de l'émulsion d'origine varie entre 0,01 et 0,8, avantageusement entre 0,1 et 0,8 et de préférence entre 0,2 et 0,8. The ultracentrifugation pellet obtained is then generally characterized by a solid content greater than 5% by mass, and preferably greater than 8% by mass. The water and oil contents vary as a function of the nature of the emulsion subjected to the ultracentrifugation. In general, the volume ratio of the phase corresponding to the dispersed phase of the original emulsion to the volume of the phase corresponding to the continuous phase of the original emulsion varies between 0.01 and 0.8 , advantageously between 0.1 and 0.8 and preferably between 0.2 and 0.8.
Toutefois, il est important de noter que, comme cela a déjà été souligné, cette étape d'ultracentrifugation peut mener, dans le cadre de l'utilisation de certaines particules colloïdales, à des phénomènes However, it is important to note that, as already pointed out, this ultracentrifugation step can lead, within the framework of the use of certain colloidal particles, to phenomena
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d'agglomérations interparticulaire susceptibles de nuire aux propriétés émulsifiantes du culot d'ultracentrifugation obtenu De ce fait, dans le cadre de la mise en oeuvre de l'étape (f), on préfère que les particules mises en oeuvre dans le procédé soient des particules à base de phosphate de calcium de structure apatite, ou encore à base de phosphate ou de vanadates de terres rares, et possédant des charges surfaciques élevées. of interparticle agglomerations liable to harm the emulsifying properties of the ultracentrifugation pellet obtained. Therefore, within the framework of the implementation of step (f), it is preferred that the particles used in the process are particles based on calcium phosphate of apatite structure, or also based on phosphate or rare earth vanadates, and having high surface charges.
Les formulations obtenues à l'issue de l'étape (c), et des éventuelles étapes (d), (e) et/ou (f) peuvent en outre être soumises à une étape (g) comprenant les étapes consistant à : (gi) additionner un solvant ou de l'eau à la formulation, la masse du solvant ajouté ou de l'eau ajoutée étant comprise entre 0,1 et 10 fois la masse de la formulation mise en oeuvre ; et (g2) concentrer le mélange obtenu par filtration ou par évaporation, ce par quoi on obtient une phase enrichie en solide. The formulations obtained at the end of step (c), and any steps (d), (e) and / or (f) may also be subjected to a step (g) comprising the steps consisting in: ( gi) adding a solvent or water to the formulation, the mass of the added solvent or of the added water being between 0.1 and 10 times the mass of the formulation used; and (g2) concentrating the mixture obtained by filtration or by evaporation, whereby a solid-enriched phase is obtained.
Avantageusement, cette étape (g) est réalisée plusieurs fois avec des solvants successifs de polarités croissantes, ce par quoi on obtient in fine une dispersion concentrée de particules de surface modifiée de type agents tensioactifs à caractère solide dans une phase essentiellement hydrophile. Advantageously, this step (g) is carried out several times with successive solvents of increasing polarities, whereby a concentrated dispersion of modified surface particles of surfactant type with a solid character is obtained in fine in an essentially hydrophilic phase.
De façon avantageuse, on peut utiliser lors de ces traitements successifs d'abord des solvants de polarité faible comme l'heptane ou l'hexane, puis des solvants de polarité plus importante comme le chloroforme et enfin des solvants à polarité encore plus importante comme des mélanges eau-méthanol. Advantageously, it is possible, during these successive treatments, to use solvents of low polarity, such as heptane or hexane, then solvents of greater polarity, such as chloroform, and finally solvents of even greater polarity, such as water-methanol mixtures.
De la même façon, l'étape (g) peut être conduite plusieurs fois avec des solvants successifs d'hydrophobicités croissantes, ce par quoi on obtient une dispersion concentrée de particules de surface modifiée de type agents tensioactifs à caractère solide dans une phase essentiellement hydrophobe. Similarly, step (g) can be carried out several times with successive solvents of increasing hydrophobicities, whereby a concentrated dispersion of surface-modified particles of surfactant type having a solid character is obtained in an essentially hydrophobic phase. .
Au cours de ces différentes étapes successives, l'obtention d'une phase enrichie en solide peut être réalisée, dans les étapes de type (g2), par During these various successive stages, the obtaining of a phase enriched in solid can be carried out, in the stages of type (g2), by
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filtration, ou encore par tout autre moyen de séparation solide/liquide connu de l'homme du métier. filtration, or by any other solid / liquid separation means known to those skilled in the art.
En général, la teneur en phase continue dans la dispersion concentrée obtenue est au minimum de 50 % en volume. La teneur en solide est quant à elle généralement comprise entre 10 et 90 % en masse. In general, the content of continuous phase in the concentrated dispersion obtained is at least 50% by volume. The solid content is generally between 10 and 90% by mass.
De façon alternative, dans certains cas particuliers, l'émulsion obtenue à l'issu de l'étape (c) et des éventuelles étapes (d) et/ou (e) peut également être soumise à une étape (f) de séchage à basse température, c'est à dire inférieure à 150 C, ce par quoi on obtient la composition émulsifiante sous la forme d'un solide. Cette étape (f) est généralement conduite à une température comprise entre 20 et 120 C, et elle comporte avantageusement une étape de dilution préalable de l'émulsion obtenue à l'issu de l'étape (c) et des éventuelles étapes (d) et/ou (e), par ajout de phase aqueuse et/ou de phase hydrophobe. Alternatively, in certain particular cases, the emulsion obtained at the end of step (c) and any steps (d) and / or (e) can also be subjected to a step (f) of drying to low temperature, that is to say less than 150 ° C., whereby the emulsifying composition is obtained in the form of a solid. This step (f) is generally carried out at a temperature of between 20 and 120 ° C., and it advantageously comprises a step of prior dilution of the emulsion obtained at the end of step (c) and any steps (d) and / or (e), by adding an aqueous phase and / or a hydrophobic phase.
Dans ce cadre, on préfère généralement mettre en oeuvre à titre de phase hydrophobe dans le procédé de l'invention une huile possédant un faible point d'ébullition, avantageusement inférieur à 1200C et plus préférentiellement inférieur à 90 C. Par ailleurs, les particules de dimensions nanométriques mises en oeuvre pour former des compositions sous forme de solide redispersable, sont généralement des particules possédant en soi un caractère redispersable, telles que les particules possédant des charges surfaciques élevées, à base de phosphate de calcium, ou à base de phosphate ou de vanadates de terres rares. In this context, it is generally preferred to use, as hydrophobic phase in the process of the invention, an oil having a low boiling point, advantageously less than 1200C and more preferably less than 90 C. Furthermore, the particles of nanometric dimensions used to form compositions in the form of a redispersible solid, are generally particles having in themselves a redispersible character, such as particles having high surface charges, based on calcium phosphate, or based on phosphate or rare earth vanadates.
Les différentes variantes préférentielles exposées ci-dessus en ce qui concerne le mode de préparation d'une composition émulsifiante selon l'invention ne sauraient en aucun cas limiter le procédé de l'invention à ces variantes particulières. The various preferred variants set out above with regard to the method of preparation of an emulsifying composition according to the invention cannot in any way limit the process of the invention to these particular variants.
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Ainsi, sous réserve d'adapter la nature de la phase hydrophobe et du tensioactif moléculaire utilisés, la plupart des particules colloïdales à base de phosphate ou de vanadate métallique de dimensions nanométriques peuvent être mises en oeuvre dans le procédé de l'invention. Thus, subject to adapting the nature of the hydrophobic phase and of the molecular surfactant used, most colloidal particles based on phosphate or metallic vanadate of nanometric dimensions can be used in the process of the invention.
De façon plus générale, en fonction de la nature exacte des particules colloïdales de dimensions nanométriques mises en oeuvre et/ou du tensioactif ionique moléculaire ou de la phase hydrophobe mise en oeuvre, il des compétences de l'homme du métier d'adapter les étapes (a), (b) et (c). La seule condition à respecter est de former une émulsion en présence desdites particules et dudit tensioactif moléculaire tout en favorisant les interactions entre particules et tensioactifs moléculaires et en évitant le transfert des particules complexées par les agents tensioactifs moléculaires vers la phase hydrophobe. More generally, depending on the exact nature of the colloidal particles of nanometric dimensions used and / or the molecular ionic surfactant or the hydrophobic phase used, it is the skill of the person skilled in the art to adapt the steps (a), (b) and (c). The only condition to be observed is to form an emulsion in the presence of said particles and of said molecular surfactant while promoting interactions between particles and molecular surfactants and avoiding the transfer of particles complexed by molecular surfactants to the hydrophobic phase.
Du fait de leur caractère émulsifiant et de la présence de particules solides au sein de leur composition, et quel que soit leur mode d'obtention et la nature exacte de leurs constituants, les compositions émulsifiantes de l'invention peuvent être mises en oeuvre dans de nombreux domaines d'applications. Due to their emulsifying nature and the presence of solid particles within their composition, and whatever their method of production and the exact nature of their constituents, the emulsifying compositions of the invention can be used in many areas of application.
Ainsi, les compositions émulsifiantes de l'invention peuvent notamment être utilisées pour la formulation de compositions détergentes notamment adaptées au nettoyage de surfaces dures, où l'association du caractère émulsifiant et de la présence de particules solides induit à la fois une abrasion mécanique et une émulsification des taches à caractère hydrophobe. Thus, the emulsifying compositions of the invention can in particular be used for the formulation of detergent compositions especially suitable for cleaning hard surfaces, where the combination of the emulsifying nature and the presence of solid particles induces both mechanical abrasion and a emulsification of hydrophobic stains.
Par ailleurs, les compositions émulsifiantes de l'invention peuvent présenter des propriétés physico-chimiques intéressantes du fait de la présence des particules solides. Furthermore, the emulsifying compositions of the invention can have advantageous physicochemical properties due to the presence of solid particles.
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De ce fait, les compositions émulsifiantes de l'invention peuvent notamment être mises en oeuvre pour la fabrication de films et de matériaux, notamment de films d'emballages. De façon spécifique, les compositions à base de phosphates métalliques peuvent ainsi avantageusement être utilisées pour la réalisation de film d'encapsulation pour l'industrie agro-alimentaire. Les compositions comprenant des particules à base de phosphate ou vanadates de terres rares, dits dopés, c'est à dire présentant une faible quantité de cation de substitutions de type europium par exemple, peuvent quant à elles être utilisées pour la réalisation de films à propriétés luminescentes. La mise en oeuvre des particules solides à caractère amphiphile de l'invention peut permet également la fabrication de films à haute résistance mécanique, ou encore de films opacifiants. As a result, the emulsifying compositions of the invention can in particular be used for the manufacture of films and materials, in particular packaging films. Specifically, the compositions based on metallic phosphates can thus advantageously be used for the production of encapsulation film for the food industry. The compositions comprising phosphate-based particles or rare earth vanadates, known as doped, that is to say having a small amount of cation of europium-type substitutions for example, can for their part be used for the production of films with properties luminescent. The use of solid particles of amphiphilic nature of the invention can also allow the manufacture of films with high mechanical resistance, or even opacifying films.
Dans ce type de matériaux, la particule solide à caractère amphiphile provenant de la composition émulsifiante joue à la fois un rôle lié à ses propriétés physico-chimiques intrinsèques et un rôle d'agent tensioactif lié à son caractère amphiphile. Par rapport aux tensioactifs moléculaires classiquement mis en oeuvre dans la constitution de tels matériaux, les particules de surface modifiée de type agents tensioactifs de l'invention présente. par ailleurs l'intérêt, de par leur caractère solide, de ne pas conduire aux phénomènes de migration en surface généralement observés. In this type of material, the solid particle of amphiphilic nature originating from the emulsifying composition plays both a role linked to its intrinsic physicochemical properties and a role of surfactant linked to its amphiphilic character. Compared to the molecular surfactants conventionally used in the constitution of such materials, the surface-modified particles of the surfactant type of the invention present. moreover the advantage, by their solid nature, of not leading to the phenomena of surface migration generally observed.
Les exemples illustratifs exposés ci-après concerne la préparation des compositions émulsifiantes comprenant des particules solides à caractère
amphiphile selon l'invention. The illustrative examples set out below relate to the preparation of emulsifying compositions comprising solid particles with character
amphiphilic according to the invention.
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Exemple 1 : Préparation d'une composition émulsifiante comprenant des particules de phosphate de lanthane à caractère amphiphile à titre d'agents tensioactifs. Example 1: Preparation of an emulsifying composition comprising lanthanum phosphate particles of amphiphilic nature as surfactants.
(1) préparation d'une dispersion colloïdale (01) de phosphate de lanthane
A 204 g d'eau déminéralisée contenus dans un bécher sous agitation à 25 C, on a dissous 31,4 g d'acide citrique (soit 0,148 mole), puis on a additionné 90,22 g de La (N03) 3 à 26,98% en La203 (ce qui correspond à 0,148 mole de La), de façon à obtenir un rapport molaire (citrate/La) de 1 dans la solution. La solution a été laissée sous agitation pendant une heure. (1) preparation of a colloidal dispersion (01) of lanthanum phosphate
To 204 g of demineralized water contained in a beaker with stirring at 25 ° C., 31.4 g of citric acid (i.e. 0.148 mole) were dissolved, then 90.22 g of La (NO 3) 3 to 26 were added 98% in La 2 O 3 (which corresponds to 0.148 mole of La), so as to obtain a molar ratio (citrate / La) of 1 in the solution. The solution was allowed to stir for one hour.
On a ensuite additionné, à l'aide d'une pompe doseuse, avec une vitesse d'addition de 2 mL par minute, 202 mL d'une solution d'ammoniaque 3,25 M. On a laissé sous agitation pendant 60 minutes après la fin de l'addition. On a ainsi obtenu une solution (sol) de pH égal à 8,78. Then, using a metering pump, with an addition rate of 2 ml per minute, 202 ml of a 3.25 M ammonia solution were added. The mixture was left stirring for 60 minutes afterwards. the end of the addition. A solution (sol) of pH 8.78 was thus obtained.
On a également préparé une solution aqueuse (S2) de phosphate d'ammonium par addition d'eau déminéralisée à 15,63 g de (NH4) zHP04 (soit 0,118 moles) jusqu'à obtention d'un volume de solution aqueuse de 300 mL. An aqueous solution (S2) of ammonium phosphate was also prepared by adding demineralized water to 15.63 g of (NH4) zHPO4 (i.e. 0.118 moles) until a volume of aqueous solution of 300 ml was obtained. .
On a additionné sous agitation et de manière instantanée la solution (S2) ainsi obtenue à la solution (sol) de nitrate de lanthane précédemment préparée, de façon à obtenir un milieu caractérisé par un rapport molaire P/La égal à 0,8. On a laissé 15 minutes sous agitation. Le pH du milieu obtenu a été mesuré égal à 8,76. The solution (S2) thus obtained was added instantaneously to the solution (sol) of lanthanum nitrate previously prepared, with stirring, so as to obtain a medium characterized by a P / La molar ratio equal to 0.8. The mixture was left stirring for 15 minutes. The pH of the medium obtained was measured equal to 8.76.
Par addition de 238,4 g de solution NaOH 4M, on a ajusté le pH du milieu à 12, puis on a placé ce milieu dans une enceinte fermée (bombe de Parr) qu'on a placé pendant 16 heures dans une étuve préalablement portée à 120 C. By adding 238.4 g of 4M NaOH solution, the pH of the medium was adjusted to 12, then this medium was placed in a closed enclosure (Parr bomb) which was placed for 16 hours in an oven previously carried at 120 C.
On a refroidi jusqu'à une température de 25 C, et on a recueilli la dispersion colloïdale obtenue. Le pH de la dispersion a alors été ajusté à 10 par addition de 47,8 g d'une solution aqueuse d'acide nitrique 4M. It was cooled to a temperature of 25 ° C., and the colloidal dispersion obtained was collected. The pH of the dispersion was then adjusted to 10 by addition of 47.8 g of a 4M aqueous solution of nitric acid.
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La dispersion a ensuite été lavée 4 fois par de l'eau déminéralisée avec chaque fois un volume égal au volume de la dispersion. Ce lavage est effectué par ultrafiltration sur une membrane de 3 KD. The dispersion was then washed 4 times with demineralized water with each time a volume equal to the volume of the dispersion. This washing is carried out by ultrafiltration on a 3 KD membrane.
La dispersion ainsi obtenue a ensuite été concentrée par ultrafiltration à 0,25 M., ce par quoi on a réalisé une dispersion (D1) qui possèdent les caractéristiques suivantes : - Densité =1,04 - Concentration en LaP04 = 3,13 % en masse (Détermination par perte au feu), soit une concentration en lanthane de 0,13 mole/kg (ou 0,14 mole/L). The dispersion thus obtained was then concentrated by ultrafiltration at 0.25 M., whereby a dispersion (D1) was produced which has the following characteristics: - Density = 1.04 - LaP04 concentration = 3.13% in mass (Determination by loss on ignition), i.e. a lanthanum concentration of 0.13 mole / kg (or 0.14 mole / L).
- Taille moyenne des colloïdes : 3 nm (particules essentiellement toutes individualisées, comme visualisé par cryo-microscopie à transmission). - Average size of colloids: 3 nm (particles essentially all individualized, as visualized by cryo-transmission microscopy).
(2) préparation de la composition émulsifiante
On a dissous, dans 80 ml d'acétate d'éthyle, 0,8 g de RO 20 VG (mélange de composés de formule générale A- (OC2H4) 2-OCH2COOH ou A représente une chaîne alkyle possédant de 16 à 18 atomes de carbone, commercialisé sous ce nom par la société Kao Chemicals. On a mis cette solution sous agitation en enceinte fermée pendant 15 minute. (2) preparation of the emulsifying composition
Was dissolved in 80 ml of ethyl acetate, 0.8 g of RO 20 VG (mixture of compounds of general formula A- (OC2H4) 2-OCH2COOH or A represents an alkyl chain having from 16 to 18 atoms of carbon, sold under this name by the company Kao Chemicals, this solution was stirred in a closed chamber for 15 minutes.
On a ensuite additionné 20 ml de la dispersion colloïdale (D1) à la solution d'acétate d'éthyle ainsi préparée. 20 ml of the colloidal dispersion (D1) were then added to the ethyl acetate solution thus prepared.
Le mélange obtenu a alors été émulsionné à l'aide d'un disperseur rapide (ultraturax) pendant 2 minutes à raison de 11 000 tours par minutes. The mixture obtained was then emulsified using a rapid disperser (ultraturax) for 2 minutes at the rate of 11,000 revolutions per minute.
On a obtenu une émulsion sous la forme d'un gel stable. An emulsion was obtained in the form of a stable gel.
La taille des gouttes déterminée par microscopie optique au sein de ce gel est de l'ordre de 0,8 micron. The size of the drops determined by optical microscopy within this gel is of the order of 0.8 microns.
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L'émulsion obtenue est diluable par de l'eau. Ainsi, on constate notamment que, si on ajoute 50 cm3 d'eau à 10 cm3 de ladite émulsion, et qu'on agite manuellement le mélange réalisé, on conserve une émulsion stable. The emulsion obtained can be diluted with water. Thus, it is noted in particular that, if 50 cm3 of water are added to 10 cm3 of said emulsion, and the mixture produced is stirred manually, a stable emulsion is kept.
Exemple 2 : Préparation d'une composition émulsifiante comprenant des particules de phosphate de lanthane à caractère amphiphile à titre d'agents tensioactifs. Example 2: Preparation of an emulsifying composition comprising lanthanum phosphate particles of amphiphilic nature as surfactants.
On a dissous, dans 400 ml d'octanol, 3,08 g de RO 20 VG. On a mis cette solution sous agitation en enceinte fermée pendant 15 minute. 3.08 g of RO 20 VG were dissolved in 400 ml of octanol. This solution was stirred in a closed enclosure for 15 minutes.
On a ensuite additionné 100 ml de la dispersion colloïdale (D1) à la solution d'octanol ainsi préparée. 100 ml of the colloidal dispersion (D1) were then added to the octanol solution thus prepared.
Le mélange obtenu a alors été émulsionné à l'aide d'un disperseur rapide (ultraturax) pendant 1 minute à raison de 11 000 tours par minutes. The mixture obtained was then emulsified using a rapid disperser (ultraturax) for 1 minute at the rate of 11,000 revolutions per minute.
On a obtenu une émulsion sous la forme d'un gel stable, diluable par de l'eau sans perte de la stabilité, où la taille des gouttes déterminée par microscopie optique est de l'ordre de 1 microns. An emulsion was obtained in the form of a stable gel, dilutable with water without loss of stability, where the size of the drops determined by optical microscopy is of the order of 1 micron.
Une aliquote de l'émulsion obtenue a été diluée par 10 fois son volume d'eau déminéralisée. On a ensuite laissé évaporer le milieu sous hotte aspirante à 25 C. Au bout d'une semaine on a obtenu une poudre sèche. An aliquot of the emulsion obtained was diluted by 10 times its volume of demineralized water. The medium was then allowed to evaporate in an extractor hood at 25 C. After one week, a dry powder was obtained.
0,05 g de cette poudre a été introduite dans un mélange contenant 20 mL d'eau et 20mL d'octanol. Par agitation, on a obtenu une émulsion, qu'on a homogénéisé à l'aide d'un disperseur ultraturax pendant une minute à raison de 11 000 tours par minutes. On a obtenu une émulsion stable, au sein de laquelle la taille des gouttes déterminée par microscopie optique est de l'ordre de 8 microns. 0.05 g of this powder was introduced into a mixture containing 20 mL of water and 20mL of octanol. By stirring, an emulsion was obtained, which was homogenized using an ultraturax disperser for one minute at the rate of 11,000 revolutions per minute. A stable emulsion was obtained, in which the size of the drops determined by optical microscopy is of the order of 8 microns.
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Exemple 3 : Préparation d'une composition émulsifiante comprenant des particules de phosphate de lanthane à caractère amphiphile à titre d'agents tensioactifs. Example 3: Preparation of an emulsifying composition comprising lanthanum phosphate particles of amphiphilic nature as surfactants.
On a dissous, dans 80 ml d'huile de colza, 0,17 g de RO 20 VG. 0.17 g of RO 20 VG was dissolved in 80 ml of rapeseed oil.
On a ensuite dilué la dispersion colloïdale (D1) de l'exemple 1 jusqu'à une concentration de 0,2 mole/litre en lanthane. On a additionné 20 ml de cette dispersion diluée à la solution d'huile de colza préparée précédemment. The colloidal dispersion (D1) of Example 1 was then diluted to a concentration of 0.2 mol / liter of lanthanum. 20 ml of this diluted dispersion were added to the rapeseed oil solution prepared above.
Le mélange obtenu a alors été émulsionné à l'aide d'un disperseur rapide (ultraturax) pendant 2 minutes à raison de 11 000 tours par minutes. The mixture obtained was then emulsified using a rapid disperser (ultraturax) for 2 minutes at the rate of 11,000 revolutions per minute.
On a obtenu une émulsion diluable par de l'eau sans perte de la stabilité sous la forme d'un gel stable
La taille des gouttes déterminée par microscopie optique est de l'ordre de 5 microns. An emulsion dilutable with water was obtained without loss of stability in the form of a stable gel.
The size of the drops determined by optical microscopy is of the order of 5 microns.
Exemple 4 : Préparation d'une composition émulsifiante comprenant des particules de phosphate de calcium à caractère amphiphile à titre d'agents tensioactifs.
Example 4: Preparation of an emulsifying composition comprising calcium phosphate particles of amphiphilic nature as surfactants.
(1) préparation d'une dispersion colloïdale (D2) de phosphate de calcium stabilisé par de la lysine
On a préparé une solution A en plaçant dans un bécher 50,8 ml d'acide phosphorique 0,98 M (soit 50 millimoles de phosphore), dilués par de l'eau déminéralisée jusqu'à un volume de 75 mL. On a ajusté le pH à une valeur de 9 par addition d'ammoniaque 10,5 M. (1) preparation of a colloidal dispersion (D2) of calcium phosphate stabilized by lysine
A solution A was prepared by placing in a beaker 50.8 ml of 0.98 M phosphoric acid (ie 50 millimoles of phosphorus), diluted with demineralized water to a volume of 75 ml. The pH was adjusted to a value of 9 by adding 10.5 M ammonia.
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On a préparé une solution B en mélangeant, sous agitation jusqu'à dissolution complète, 24,6 g de Ca (NOs) 2 (soit 150 millimoles de Ca), 43,92 g de lysine (soit 300 millimoles), et de l'eau déminéralisée jusqu'à un volume de 75 mL. A solution B was prepared by mixing, with stirring until complete dissolution, 24.6 g of Ca (NOs) 2 (i.e. 150 millimoles of Ca), 43.92 g of lysine (i.e. 300 millimoles), and l demineralized water up to a volume of 75 mL.
On a additionné de manière instantanée la solution A dans la solution B à 25 C, de façon à obtenir un milieu caractérisé par un rapport molaire (Ca : P) égal à 3. On a ajusté le pH à 9 avec de l'ammoniaque concentrée 10,5 M, puis on a laissé le milieu sous agitation pendant 15 minutes. Solution A was added instantaneously to solution B at 25 C, so as to obtain a medium characterized by a molar ratio (Ca: P) equal to 3. The pH was adjusted to 9 with concentrated ammonia 10.5 M, then the medium was allowed to stir for 15 minutes.
On a transféré le mélange obtenu dans une enceinte fermée (bombe de Parr) qu'on a placé pendant 16 heures dans une étuve préalablement mise en température de 800C. The mixture obtained was transferred to a closed enclosure (Parr bomb) which was placed for 16 hours in an oven previously heated to 800C.
A l'issu de ce mûrissement en température, on a obtenu une dispersion colloïdale, qui présente une concentration (déterminée par perte au feu) de 8,12 % en solide. Par cryo-microscopie électronique à transmission, on a visualisé pour cette dispersion des colloïdes individualisés. Ces colloïdes sont constitués d'une population d'objets possédant une morphologie anisotrope de longueur moyenne de 50 nm et d'une deuxième population à morphologie plus isotrope, de type sphères, d'un diamètre moyen de 10 nm. At the end of this temperature ripening, a colloidal dispersion was obtained, which has a concentration (determined by loss on ignition) of 8.12% in solid. By transmission cryo-microscopy, individualized colloids were visualized for this dispersion. These colloids consist of a population of objects having an anisotropic morphology with an average length of 50 nm and a second population with a more isotropic morphology, of spheres type, with an average diameter of 10 nm.
Sur une aliquote de 100 mL de la dispersion obtenue, on a réalisé un lavage par ultrafiltration dans des cellules de type Amicon équipées de membranes de 3 KD. Le lavage de la dispersion est effectuée par 4 volumes équivalents d'eau déminéralisée. Après ce lavage, le volume de la dispersion est de 100 mL et possède une concentration de 4,45 % en solide. On a concentré la dispersion jusqu'à un volume final de 50 mL, on a alors obtenu une dispersion (D2) de densité égale à 1,11 et possédant une perte au feu de 7,78%. On an aliquot of 100 ml of the dispersion obtained, an ultrafiltration washing was carried out in Amicon type cells equipped with 3 KD membranes. The dispersion is washed with 4 equivalent volumes of demineralized water. After this washing, the volume of the dispersion is 100 ml and has a concentration of 4.45% in solid. The dispersion was concentrated to a final volume of 50 ml, a dispersion (D2) of density equal to 1.11 and having a loss on ignition of 7.78% was then obtained.
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(2) préparation de la composition émulsifiante
On a dissous, dans 20 mi d'huile de colza, 0,0145 g de CH3 (CH2) 6COOH. (2) preparation of the emulsifying composition
0.0145 g of CH3 (CH2) 6COOH was dissolved in 20 ml of rapeseed oil.
On a ensuite additionné 5 ml de la dispersion colloïdale (D2) à la solution d'huile de colza ainsi préparée. 5 ml of the colloidal dispersion (D2) were then added to the rapeseed oil solution thus prepared.
Le mélange obtenu a alors été émulsionné à l'aide d'un disperseur rapide (ultraturax) pendant 2 minutes à raison de 11 000 tours par minutes. The mixture obtained was then emulsified using a rapid disperser (ultraturax) for 2 minutes at the rate of 11,000 revolutions per minute.
On a obtenu une émulsion stable, diluable par de l'eau sans perte de la stabilité, au sein de laquelle la taille des gouttes déterminée par microscopie optique est de l'ordre de 20 microns. A stable emulsion was obtained, dilutable with water without loss of stability, within which the size of the drops determined by optical microscopy is of the order of 20 microns.
Exemple 5 : Préparation d'une composition émulsifiante comprenant des particules de phosphate de calcium à caractère amphiphile à titre d'agents tensioactifs. Example 5: Preparation of an emulsifying composition comprising calcium phosphate particles of amphiphilic nature as surfactants.
On a dissous, dans 20 ml d'huile de colza, 0,217 g de RO 90 (tensioactif commercialisé par Kao Chemicals). 0.217 g of RO 90 (surfactant sold by Kao Chemicals) was dissolved in 20 ml of rapeseed oil.
On a ensuite additionné 5 ml de la dispersion colloïdale (D2) à la solution ainsi préparée. 5 ml of the colloidal dispersion (D2) were then added to the solution thus prepared.
Le mélange obtenu a alors été émulsionné à l'aide d'un disperseur rapide (ultraturax) pendant 2 minutes à raison de 11 000 tours par minutes. The mixture obtained was then emulsified using a rapid disperser (ultraturax) for 2 minutes at the rate of 11,000 revolutions per minute.
On a obtenu une émulsion stable, où la taille des gouttes déterminée par microscopie optique est de l'ordre de 2 microns. A stable emulsion was obtained, where the size of the drops determined by optical microscopy is of the order of 2 microns.
Cette émulsion est diluable par de l'huile de colza sans perte de la stabilité : si on additionne 25 mL d'huile de colza à 5 mL de l'émulsion, on conserve une émulsion stable. This emulsion can be diluted with rapeseed oil without loss of stability: if 25 ml of rapeseed oil are added to 5 ml of the emulsion, a stable emulsion is kept.
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Exemple 6 : Préparation d'une composition émulsifiante comprenant des particules de phosphate de calcium à caractère amphiphile à titre d'agents tensioactifs. Example 6: Preparation of an emulsifying composition comprising calcium phosphate particles of amphiphilic nature as surfactants.
(1) préparation d'une dispersion colloïdale (D3) de phosphate de calcium stabilisé par de l'alanine
On a préparé une solution (A') en plaçant dans un bécher 50,8 ml d'acide phosphorique 0,98 M (soit 50 millimoles de phosphore), dilués par de l'eau déminéralisée jusqu'à un volume de 60 mL. On a ajusté le pH à une valeur de 9,1 par addition de 12 mL d'ammoniaque 10,5 M. On a ensuite additionné de l'eau déminéralisée jusqu'à l'obtention d'un volume de 75 mL. (1) preparation of a colloidal dispersion (D3) of calcium phosphate stabilized by alanine
A solution (A ') was prepared by placing in a beaker 50.8 ml of 0.98 M phosphoric acid (ie 50 millimoles of phosphorus), diluted with demineralized water to a volume of 60 ml. The pH was adjusted to 9.1 by adding 12 ml of 10.5 M ammonia. Then demineralized water was added until a volume of 75 ml was obtained.
On a préparé une solution (B') en mélangeant, sous agitation jusqu'à dissolution complète, 24,6 g de Ca (N03) 2 (soit 150 millimoles de Ca), 26,6 g d'alanine, et 60 mL d'eau. On a ajusté à pH 9 par addition de 6 mL d'ammoniaque 10,5 M. On a ensuite additionné de l'eau déminéralisée jusqu'à l'obtention d'un volume de 75 mL. A solution (B ') was prepared by mixing, with stirring until complete dissolution, 24.6 g of Ca (NO 3) 2 (i.e. 150 millimoles of Ca), 26.6 g of alanine, and 60 ml of 'water. It was adjusted to pH 9 by the addition of 6 ml of 10.5 M ammonia. Demineralized water was then added until a volume of 75 ml was obtained.
On a additionné de manière instantanée la solution (A') dans la solution (B') à 25 C, de façon à obtenir un milieu caractérisé par un rapport molaire (Ca : P) égal à 3 et un pH de 8,85. On a ajusté le pH à 9 avec de l'ammoniaque concentrée 10,5 M, puis on a laissé le milieu sous agitation pendant 15 minutes. The solution (A ') was added instantaneously to the solution (B') at 25 C, so as to obtain a medium characterized by a molar ratio (Ca: P) equal to 3 and a pH of 8.85. The pH was adjusted to 9 with 10.5 M concentrated ammonia, then the medium was allowed to stir for 15 minutes.
On a transféré le mélange obtenu dans une enceinte fermée (bombe de Parr) qu'on a placé pendant 16 heures dans une étuve préalablement mise en température de 50 C. The mixture obtained was transferred to a closed enclosure (Parr bomb) which was placed for 16 hours in an oven previously brought to a temperature of 50 C.
A l'issu de ce mûrissement en température, on a obtenu une dispersion colloïdale, qui présente une concentration de 1 mole par litre en calcium. Par cryo-microscopie électronique à transmission, on a visualisé pour cette dispersion des colloïdes bien individualisés constitués d'une population At the end of this temperature ripening, a colloidal dispersion was obtained, which has a concentration of 1 mole per liter of calcium. By transmission cryo-microscopy, we visualized for this dispersion well individualized colloids made up of a population
<Desc/Clms Page number 42><Desc / Clms Page number 42>
(2) préparation de la composition émulsifiante
On a dissous, dans 20 ml d'huile de silicone 47 V 100 (Rhodia), 1, 085 g de RO 90. (2) preparation of the emulsifying composition
1.085 g of RO 90 were dissolved in 20 ml of 47 V 100 silicone oil (Rhodia).
On a ensuite additionné 5 ml de la dispersion colloïdale (D3) à la solution d'huile de silicone ainsi préparée. 5 ml of the colloidal dispersion (D3) were then added to the silicone oil solution thus prepared.
Le mélange obtenu a alors été émulsionné à l'aide d'un disperseur rapide (ultraturax) pendant 2 minutes à raison de 11 000 tours par minutes. The mixture obtained was then emulsified using a rapid disperser (ultraturax) for 2 minutes at the rate of 11,000 revolutions per minute.
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