Procédés d'obtention d'une mini-émulsion

Les mini-émulsions sont obtenues par cisaillement d'une phase organique avec de l’eau contenant des tensioactifs. Les tensioactifs peuvent être ioniques ou neutres, moléculaires ou polymères. En règle générale, les deux phases de l'émulsion sont préalablement mélangées par simple agitation afin d'obtenir un pré

implique que la phase organique soit liquide ou peu visqueuse. En effet, plus la phase organique sera visqueuse, plus il sera difficile de l'émulsionner. Dans le cas de la synthèse de PUs, les monomères diisocyanate et diol doivent donc être choisis pour être à l'état liquide dans les conditions d'émulsification. Ce cisaillement peut être obtenu par plusieurs procédés, tous relativement gourmands en énergie et qui génère

augmentation de la température plus ou moins importante.

Sonde à ultra-sons

Le procédé le plus courant en laboratoire est la sonde à phénomène de cavitation, c'est

bulles conduit à un meilleur mélange des deux phases en présence, et permet d'avoir des objets de taille nanométrique avec une dispersité de taille très faible. De plus, l'émulsification se fait en quelques minutes voire secondes selon les systèmes. Par ailleurs, la cavitation entraîne des conditions de pression et température extrêmes localement (températures supérieures à

telles qu'une dégradation ou polymérisation des monomères. L'utilisation des sondes à

Chapitre I : Analyse bibliographique

Confidentiel

Principe de la polymérisation en mini-émulsion pour des polymérisations par étapes

Procédés d'obtention d'une mini-émulsion

émulsions sont obtenues par cisaillement d'une phase organique avec de l’eau nant des tensioactifs. Les tensioactifs peuvent être ioniques ou neutres, moléculaires ou polymères. En règle générale, les deux phases de l'émulsion sont préalablement mélangées par simple agitation afin d'obtenir un pré

e organique soit liquide ou peu visqueuse. En effet, plus la phase organique sera visqueuse, plus il sera difficile de l'émulsionner. Dans le cas de la synthèse de PUs, les monomères diisocyanate et diol doivent donc être choisis pour être dans les conditions d'émulsification. Ce cisaillement peut être obtenu par plusieurs procédés, tous relativement gourmands en énergie et qui génère

augmentation de la température plus ou moins importante.

nt en laboratoire est la sonde à ultra

phénomène de cavitation, c'est-à-dire la formation de bulles.104,105 L'éclatement de ces les conduit à un meilleur mélange des deux phases en présence, et permet d'avoir des objets de taille nanométrique avec une dispersité de taille très faible. De plus, l'émulsification se fait en quelques minutes voire secondes selon les systèmes. Par urs, la cavitation entraîne des conditions de pression et température extrêmes localement (températures supérieures à 1000°C)105 qui peuvent avoir des conséquences telles qu'une dégradation ou polymérisation des monomères. L'utilisation des sondes à

émulsion pour des polymérisations par étapes

émulsions sont obtenues par cisaillement d'une phase organique avec de l’eau nant des tensioactifs. Les tensioactifs peuvent être ioniques ou neutres, moléculaires ou polymères. En règle générale, les deux phases de l'émulsion sont préalablement mélangées par simple agitation afin d'obtenir un pré-mélange. Cela e organique soit liquide ou peu visqueuse. En effet, plus la phase organique sera visqueuse, plus il sera difficile de l'émulsionner. Dans le cas de la synthèse de PUs, les monomères diisocyanate et diol doivent donc être choisis pour être dans les conditions d'émulsification. Ce cisaillement peut être obtenu par plusieurs procédés, tous relativement gourmands en énergie et qui génèrent une

ultra-sonsqui crée un L'éclatement de ces les conduit à un meilleur mélange des deux phases en présence, et permet d'avoir des objets de taille nanométrique avec une dispersité de taille très faible. De plus, l'émulsification se fait en quelques minutes voire secondes selon les systèmes. Par urs, la cavitation entraîne des conditions de pression et température extrêmes qui peuvent avoir des conséquences telles qu'une dégradation ou polymérisation des monomères. L'utilisation des sondes à

ultra-sons se limite à des quantités inférieures au litre, elle employées en laboratoire.

Rotor-stator

D'autres méthodes peuvent être utilisées comme, par exemple, les systèmes qui fragmentent les gouttelettes par cisaillement. Le pré

en mouvement et le stator immobile, ce qui produit un cisaillement et une fragmentation des gouttelettes comme le montre la

fois dans le système rotor-stator afin d'avoir des gouttelettes de taille tailles de gouttelettes obtenues vont du micron au nanomètre.

Figure I-14 : Principe de fonctionnement d’un rotor

Homogénéisateur à haute pression

L'homogénéisateur à haute pression est un dispositif industriel. Le pré

soumis à une pression élevée pour passer à travers une tête d'homogénéisation qui permet de diminuer la taille des gou

de petite taille.107 La Figure I

passages sont nécessaires dans la tête d'homog

homogènes et de petite taille. Les tailles des gouttelettes sont de l'ordre du micron.

Figure I-15 : Principe de fonctionnement d’un homogénéisateur à haute pression d’après Goma Chapitre I : Analyse bibliographique

sons se limite à des quantités inférieures au litre, elle sont ainsi principalement

D'autres méthodes peuvent être utilisées comme, par exemple, les systèmes

qui fragmentent les gouttelettes par cisaillement. Le pré-mélange circule entre le rotor e stator immobile, ce qui produit un cisaillement et une fragmentation des gouttelettes comme le montre la Figure I-14. Le pré-mélange doit passer plusieurs

stator afin d'avoir des gouttelettes de taille tailles de gouttelettes obtenues vont du micron au nanomètre.

: Principe de fonctionnement d’un rotor-stator d’après IKA®

haute pression

L'homogénéisateur à haute pression est un dispositif industriel. Le pré

soumis à une pression élevée pour passer à travers une tête d'homogénéisation qui permet de diminuer la taille des gouttelettes en projetant le pré-mélange dans un orifice Figure I-15 schématise le principe de fonctionnement. Plusieurs passages sont nécessaires dans la tête d'homogénéisation afin d'obtenir des gouttelettes homogènes et de petite taille. Les tailles des gouttelettes sont de l'ordre du micron.

: Principe de fonctionnement d’un homogénéisateur à haute pression d’après Goma Engineering Pvt. Ltd. 108

ainsi principalement

D'autres méthodes peuvent être utilisées comme, par exemple, les systèmes rotor-stator mélange circule entre le rotor e stator immobile, ce qui produit un cisaillement et une fragmentation mélange doit passer plusieurs stator afin d'avoir des gouttelettes de taille uniformes. Les

stator d’après IKA® 106

L'homogénéisateur à haute pression est un dispositif industriel. Le pré-mélange est soumis à une pression élevée pour passer à travers une tête d'homogénéisation qui mélange dans un orifice schématise le principe de fonctionnement. Plusieurs énéisation afin d'obtenir des gouttelettes homogènes et de petite taille. Les tailles des gouttelettes sont de l'ordre du micron.

Chapitre I : Analyse bibliographique

54 Confidentiel

Mélangeur statique

Les mélangeurs statiques se présentent sous forme de tubes à l'intérieur desquels se trouvent des éléments immobiles. Le pré-mélange est poussé à l'intérieur du mélangeur statique, le flux est alors divisé par les éléments statiques puis recombinés, comme le montre la Figure I-16. Il existe de nombreuses géométries de mélangeurs statiques.109

De nombreux autres facteurs influencent la taille des gouttelettes obtenues, notamment le débit, le nombre de passages dans le mélangeur mais aussi la composition en tensioactif de la phase aqueuse.110

Figure I-16 : Mélangeur statique (a) et principe de fonctionnement (b) d'après Promix111

Membranes

Le procédé à membrane est simple: la phase dispersée (ou un pré-mélange) est poussée à travers une membrane poreuse dans un flux de phase aqueuse. Le principe est représenté en Figure I-17. La taille des gouttelettes dépend des débits, de la viscosité de la phase dispersée et du tensioactif utilisé.112 Cette technique récente reste peu utilisée pour la polymérisation en mini-émulsion.

Figure I-17 : Principe d'obtention d'émulsion par un procédé à membrane d'après Charcosset et al.112

Microfluidique

La microfluidique est un procédé qui permet d'obtenir des gouttelettes de taille et compositions identiques. Un flux de phase organique est incorporé à un flux de phase aqueuse comme indiqué Figure I

avec une taille d'objet monodisperse. une application industrielle.

Figure I-18