Généralités sur les tensioactifs et amines

Toute substance présente à concentration faible et qui modifie les caractéristiques d’une interface liquide / air, liquide /liquide ou liquide/ solide est dite tensioactive. Une telle substance est capable d’abaisser la tension superficielle et / ou la tension interfaciale entre ces deux milieuxLa partie hydrophobe est généralement constituée d’une longue chaîne hydrocarbonée, mais qui peut être fluorée pour diverses raisons. On distingue trois grands types d’amphiphiles.

basse et une viscoélasticité élevée. Leurs structures diffèrent de celles de surfactants de type conventionnel. Ces derniers possèdent une tête polaire hydrophile et une longue queue hydrophobe.Les surfactants de type bolaphile comportent deux têtes polaires reliées par une chaîne hydrophobe. [8,9] tandis que ceux de type gémini comportent deux queues apolaires hydrophobes et deux têtes polaires hydrophiles reliées entre elles par une chaîne rigide ou flexible appelée “spacer.

Classement selon la nature de la tête hydrophile :

Ils possèdent un ou plusieurs groupements fonctionnels s’ionisant en phase aqueuse pour libérer des ions tensioactifs, chargés négativement et des cations qui sont en général des métaux alcalins ou ammonium quaternaires. A ce type appartiennent les détergents synthétiques comme : La recherche de nouveaux produits a naturellement conduit le chimiste à associer les charges anioniques et cationiques dans une seule et même espèce chimique. Les bétaїnes, sultaїnes, lécithines représentent les sels de ce type, électriquement neutres. Ces composés se comportent comme des sels basiques en milieu alcalin et comme des sels cationiques en milieu acide. Le groupement solubilisant est constitué d’un sel double dont l’une des parties est un ammonium quaternaire et l’autre un anion carboxylate, phosphate ou sulfonate.

Les mésogènes sont les tensioactifs avec une chaîne hydrophobe mais présentant un segment rigide central et une ou plusieurs têtes polaires. La présence dans une même structure de zones présentant des caractères de polarités et de solubilités différentes entraîne une orientation préférentielle des molécules. Ce phénomène est responsable du nombre de propriétés des tensioactifs. La multiplicité de ces chaînes, la présence ou l’absence de segment rigide leur confèrent des propriétés particulières notamment lorsqu’on envisage l’auto-organisation en système supramoléculaire.

 Propriétés générales sur les tensioactifs :

L’eau et les corps gras sont non miscibles en toute proportion. Pour améliorer leur compatibilité sous forme de micro- dispersions (et ainsi être en mesure d’éliminer les matières grasses sécrétées en présence d’eau), il est nécessaire d’utiliser un tensioactif. Dans un tensioactif, la coexistence de deux entités d’affinités opposées, hydrophile (qui aime l’eau) et lipophile (qui aime l’huile), induit deux effets physiques : un abaissement de la tension interfaciale eau/corps gras et, au-delà d’une concentration appelée concentration micellaire critique (CMC), la formation d’un assemblage moléculaire en micelles. Les micelles sont les plus petits assemblages de tensioactifs existant dans un liquide. Ces assemblages se constituent après saturation de l’interface eau/huile (on connaît des formes sphériques et ovoïdes non stables). Dans l’eau, les micelles sont dites directes lorsque l’assemblage de tensioactifs se constitue avec les têtes polaires du tensioactif orientées vers l’extérieur et au contact de l’eau et ses chaînes hydrocarbonées rassemblées au cœur de la micelle hydrophobe.

A l’inverse, dans un corps gras où une huile au contact d’eau, des assemblages de micelles dites inverses se constituent, têtes polaires hydrophiles dirigées cette fois vers le cœur hydrophile de la micelle et les chaînes hydrocarbonées du tensioactif baignant dans le corps gras. Les surfactants de type gémini forment des micelles à CMC très basses. Ils ont une viscoélasticité plus élevée et sont plus efficaces pour baisser la tension interfaciale du mélange eau/huile par rapport à leurs homologues conventionnels [18,19]. D’une manière générale, les tensioactifs fluorés sont plus performants que leurs homologues hydrocarbonés : faible tension superficielle, tension interfaciale élevée, stabilité chimique et thermique. Or, dans certaines applications telles que les mousses extinctrices par exemple, il est important que l’émulseur contenant l’agent tensioactif possède une tension interfaciale basse.

Dans le but de comprendre le mode d’action de ces agents, il est nécessaire de s’intéresser au phénomène d’étalement d’une faible quantité d’un liquide donné à la surface d’un liquide non miscible. Cet étalement aura lieu uniquement si le coefficient d’étalement S est positif. Ce coefficient a été défini par W.HARKINS [20] comme étant la différence entre le travail d’adhésion entre les deux liquides wa et le travail de cohésion du liquide en plus faible quantité wc [21]. S = γh – (γi + γs) avec γs : tension superficielle du substrat γh : tension superficielle de l’hydrocarbure γi : tension interfaciale substrat / hydrocarbure.