Enhancement of Aqueous Emulsion and Foam Stability with Oppositely Charged Surfactant/Polyelectrolyte Mixed Systems

Amélioration de la stabilité d'émulsions ou de mousses aqueuses à l'aide de systèmes mixtes tensio-actif/polymère de charges opposées

Institut français du pétrole, IFP, 1-4 avenue de Bois-Préau, 92852 Rueil-Malmaison Cedex - France

Corresponding author: j-francois-argillier@ifp.fr

Abstract

We have studied emulsifying and foaming properties of oppositely charged surfactant/polyelectrolyte mixed systems. We have shown that adding a small amount of oppositely charged polyelectrolyte to a ionic surfactant enhances the stability of emulsion and foams at very low surfactant concentration, typically below the CMC, in a range of concentration where the surfactant alone is usually not efficient for stabilizing macroscopic dispersed systems. This effect is explained by the co-adsorption of polymer and surfactant molecules at the fluid/fluid interface and formation of a highly surface active surfactant-polymer complex. Complexation and therefore emulsion and foam stability can be tuned by adjusting electrostatic attraction between the two charged species. Use of amphoteric polyampholyte can be used as pH switchable system for controling emulsion or foam stability.

Résumé

Les propriétés émulsifiantes et moussantes de systèmes mixtes tensio-actif/polymère ont été étudiées. L'addition d'une faible concentration d'un polyélectrolyte de charge opposée au tensio-actif permet d'améliorer la stabilité d'une émulsion ou d'une mousse aqueuse, à des concentrations en tensio-actif très faibles, typiquement inférieures à la CMC, ce qui correspond à des gammes de concentrations où le tensio-actif seul ne permet pas de stabiliser le système dispersé macroscopique. Cet effet s'explique par la co-adsorption de chaînes de polymères et de molécules de tensio-actifs à l'interface fluide/fluide et la formation d'un complexe polymère/tensio-actif possédant une forte activité interfaciale. La complexation entre les 2 espèces et, par conséquent, la stabilité de l'émulsion ou de la mousse peuvent être contrôlées en ajustant les interactions électrostatiques entre les deux espèces chargées. Des polymères amphotères peuvent être utilisés pour obtenir des systèmes ajustables, en permettant le contrôle de la stabilité d'émulsions ou de mousses par le pH.