Fabrication de mousse / Science des tensioactifs pratiques / Prof Steven Abbott

Fabrication de mousse

Il est trivialement facile de fabriquer une mousse – il suffit de mélanger l’air et le liquide avec un peu d’énergie et des bulles se formeront. Si ces bulles atteignent la surface avec une fraction liquide ε comprise entre 0,1 et 0,2, elles constituent un kugelschaum (« kugel » signifie « sphère » et « schaum » signifie mousse). Ces mousses ne sont pas vraiment prises en compte dans ces applications. Lorsque ε< 0.1 ensuite, nous avons un polyederschaum (polyèdre), la mousse classique qui est la préoccupation centrale des Mousses pratiques. Bien qu’il soit facile de créer une mousse, dans la plupart des cas, elle est totalement instable. La question de la fabrication de la mousse n’est donc pas tant de savoir comment les fabriquer (ce qui est trivial) mais comment les rendre stables (ce qui ne l’est pas). Dans la section antimousse, nous discuterons de la question encore plus difficile de savoir comment rendre une mousse stable instable.

Comme indiqué dans Basics, l’énergie nécessaire pour créer une mousse est inversement proportionnelle à la tension superficielle, γ. La faible tension superficielle aide certainement, mais si γ passe de 40 (un « mauvais » tensioactif) à 20mN / m (un « très bon » tensioactif), l’énergie nécessaire est réduite de moitié, ce qui n’est pas si significatif. Considérez un faible γ comme nécessaire (après tout, l’eau pure ne peut pas former de mousse) mais pas suffisant. Alors, quelles sont les choses nécessaires?

1. Élasticité. La première raison pour laquelle les tensioactifs aident à créer des mousses est que la surface devient élastique. Cela signifie que les bulles peuvent résister à être heurtées, pressées et déformées. Une surface d’eau pure n’a pas une telle élasticité et les bulles se cassent rapidement. Cela signifie également que les systèmes qui produisent plus d’élasticité (voir la section Élasticité) produiront, toutes choses égales par ailleurs, des mousses plus stables. Comme discuté dans la section Rhéologie, en général une paroi à la fois rigide et élastique confère à une mousse une plus grande capacité de résistance à une force de poussée et donc une contrainte d’élasticité plus élevée. Des bulles plus petites donnent également une pression de disjonction
2. de limite d’élasticité plus élevée. La deuxième raison pour laquelle les tensioactifs aident à créer de la mousse est que le liquide contenu dans les parois en mousse est naturellement aspiré hors des parois dans les bords. Cela n’a rien à voir avec le drainage (comme expliqué dans Drainage, les parois contiennent une fraction non pertinente du liquide), c’est juste une simple capillarité. La pression capillaire continuera d’extraire le liquide à moins qu’une contre-pression (« pression de disjonction ») n’agisse contre elle. Ceci peut être produit par des charges sur le tensioactif de part et d’autre de la paroi et/ou par des interactions stériques entre les chaînes de tensioactifs. Ces effets sont discutés dans DLVO, mais comme l’effet de charge fonctionne sur de grandes distances (50 nm) par rapport aux petites distances (5 nm) des effets stériques, les tensioactifs ioniques sont en général bien meilleurs pour créer des mousses stables.
3. Résistance à la maturation. L’effet de maturation Ostwald signifie que les petites bulles rétrécissent et que les grandes poussent. Comme le montre la section d’Ostwald, cela est en partie contrôlé par le gaz (le CO2 se désagrège rapidement, l’air / N2 est plus lent et le C2F6 beaucoup plus lent), mais aussi par la qualité de la barrière à la diffusion des gaz fournie par la « paroi » du tensioactif en surface.
4. Résistance au drainage. Plus il y a d’eau autour de la mousse, moins elle risque (en général) d’être endommagée. Ainsi, une mousse qui s’écoule rapidement est plus susceptible de s’endommager. Comme nous le verrons, pour résister au drainage, vous avez besoin d’une viscosité élevée et de petites bulles, bien que la paroi du tensioactif ait un effet sur le processus de drainage avec des parois plus rigides donnant (généralement) un drainage plus lent.
5. Résistance aux défauts. Si de l’huile ou une particule hydrophobe peut pénétrer dans la paroi de la mousse, elle peut provoquer la rupture de la paroi (et donc de la mousse). Bien qu’il existe des théories plausibles et simples (discutées dans les antimousses) des coefficients d’entrée, de pontage et d’étalement, elles s’avèrent avoir une valeur prédictive limitée. Encore une fois, ils sont nécessaires mais pas suffisants. La question clé est la barrière à l’entrée. Lorsque celle-ci est élevée, la mousse résiste aux défauts.

Ces principes sont si faciles, mais créer efficacement des mousses est étonnamment difficile. Pourquoi? La question clé est les échelles de temps. Si un tensioactif est merveilleusement élastique et a une forte pression de rupture et constitue une bonne barrière aux gaz et une barrière d’entrée élevée, il peut (et le fait généralement) ne pas former de mousse car il faut trop de temps pour atteindre l’interface liquide / air et former son domaine résistant, de sorte que la mousse s’est déjà effondrée. D’autre part, un tensioactif qui atteint rapidement la surface pour créer une élasticité et une pression disjointes adéquates produira de grands volumes de mousse – bien que la mousse s’effondrera rapidement, en particulier en présence d’impuretés huileuses telles que la graisse lavée des mains.

Cela nous amène à la question des Tensions Dynamiques de Surface. Ce serait merveilleux de fournir une application qui décrivait pleinement les complexités de la DST et qui vous permettait donc de produire un mélange avec une diminution très rapide de la ST pour donner le comportement moussant le plus rapide possible. Mais ma lecture de la littérature est qu’il est plus rapide de mesurer le comportement de l’heure d’été en utilisant (le plus souvent) un dispositif de pression de bulle maximale (qui crée des bulles sur différentes échelles de temps et donne donc la tension superficielle à chacune de ces échelles de temps) que de tenter de décrire le comportement via des théories. En particulier, il y a de grands débats sur la question de savoir si la DST est limitée par la diffusion, par la barrière d’entrée et / ou par la nécessité de sortir d’une micelle avant d’entrer dans l’interface. Ma lecture de l’excellente revue d’Eastoe1 est que la diffusion simple domine et que l’existence de micelles ne fait en grande partie aucune différence car l’échelle de temps pour qu’une molécule de tensioactif se sépare de la micelle est très rapide, même si l’échelle de temps pour la formation / l’effondrement des micelles est très lente. Bien sûr, on peut trouver des cas réels de barrières à l’entrée et des cas réels de diffusion micellaire limitée. Mais c’est encore plus compliqué. Une analyse approfondie de U. Sofia montre qu’il existe 4 résultats possibles dans les systèmes contenant des micelles, dont deux sont indiscernables (pour l’observateur occasionnel) de la cinétique de diffusion simple et dont deux peuvent être confondus avec la cinétique de barrière. Enfin, il est étonnamment difficile de distinguer les effets de barrière d’entrée et les effets micellaires des effets de petites quantités d’impuretés dans les tensioactifs et, pour le formulateur pratique utilisant des tensioactifs commerciaux non purifiés, il y a peu d’espoir de comprendre les subtilités des courbes DST. Le message à retenir est « Ne formulez pas de mousses sans mesurer l’heure d’été, mais ne passez pas trop de temps à théoriser sur les raisons pour lesquelles vous obtenez d’excellents résultats pour une combinaison de tensioactifs spécifique. »Je n’aime pas écrire de tels conseils car je trouve généralement que de bons modèles sont le meilleur moyen d’éviter de nombreuses expériences en laboratoire. Cependant, le document d’examen 2020, discuté ci-dessous, contient une classe de maître sur la théorie pertinente et conclut que « La théorie n’aide pas vraiment – il suffit de mesurer les DST ».

La dure réalité est que les agents moussants efficaces ont tendance à être des mélanges, avec toutes les complexités qu’ils induisent. Le mélange omniprésent SLES / CAPB (Sodium Laureth Sulfate / CocoAmidoPropyl Bétaïne) se trouve être fabriqué à partir de deux excellents mousses rapides. Le CAPB produit à lui seul beaucoup de mousse stable, mais est plutôt cher. Le CAPB est particulièrement bon pour créer une barrière d’entrée élevée et résiste donc aux huiles lors de la création de la mousse. SLES produit à lui seul beaucoup de mousse relativement instable. Un mélange des deux offre un bon équilibre entre coût, mousse et stabilité. Cependant, l’ajout d’un petit% d’acide laurique ou myristique a un effet dramatique sur la stabilité de la mousse. Il augmente l’élasticité mais ralentit également considérablement la croissance des bulles (maturation d’Ostwald), de sorte que la mousse reste petite. Cela a un impact important sur la capacité de l’eau à s’écouler de la mousse – la vitesse de drainage varie en Diamètre2 – et plus la mousse est sèche, plus il est facile (toutes choses étant égales par ailleurs) de la séparer. Les acides à longue chaîne seuls sont inutiles en tant qu’agents moussants (et comme les sels de sodium ont une capacité moussante modeste en tant que savon commun, facilement détruit par l’eau dure). La combinaison de SLES / CAPB / Long-chainAcid est un mélange puissant pour créer une mousse avec de petites bulles et une longue durée de vie. En effet, une façon simple de transformer un savon pour les mains en mousse à raser consiste à ajouter quelques% de l’acide à longue chaîne.

Mais qu’en est-il de mon système tensioactif?

Les règles pour créer une bonne mousse stable (ou, en effet, les règles pour s’assurer qu’une telle mousse n’est pas créée) sont simples et claires. Alors pourquoi est-il si difficile de créer de nouvelles formulations de mousse? La réponse est que si vous avez la bonne configuration pour mesurer toutes les bases: CMC, Γm, épaisseur du film en v à pression disjointe, élasticité interfaciale et barrière d’entrée, il est alors assez simple de tirer le meilleur parti de tout ensemble de tensioactifs et de boosters de mousse que vous souhaitez utiliser. Les mesures peuvent en grande partie être automatisées, de sorte que de nombreux mélanges de formulation peuvent être filtrés rapidement. Un problème, comme mentionné ci-dessus, concerne les échelles de temps. La plupart des mesures sont effectuées après des temps relativement longs, il faut donc des expériences supplémentaires en fonction du temps pour voir si les parties appropriées d’un mélange de tensioactifs atteindront la surface assez rapidement pour créer une mousse qui se stabilisera ensuite à mesure que les composants les plus lents arriveront à former une couche de tensioactif plus dure. L’autre problème est que de petits ajouts de co-tensioactifs, de boosters de mousse, etc. peut faire une grande différence, il est donc nécessaire d’effectuer des mesures sur un grand nombre d’échantillons. Un laboratoire robotique mis en place pour effectuer un grand nombre de criblages à haut débit peut faire beaucoup de travail, mais la plupart des utilisateurs n’ont pas accès à un tel laboratoire.

À plus long terme, une théorie qui pourrait prédire le comportement interfacial des mélanges d’ingrédients rendrait le développement de la mousse beaucoup plus rationnel. Mais une telle théorie semble être loin.

La vue de 2020

J’ai écrit cette page en 2014-15 et je n’avais aucune raison de la mettre à jour avant 2020. À ma grande surprise, ce que j’ai écrit a résisté à l’épreuve du temps. Je n’ai rien changé au texte précédent, à part la phrase d’heure d’été à laquelle le lecteur se réfère ici. Mais un examen magistral2, soutenu par une quantité sérieuse d’expériences et de théories, nous permet d’être un peu plus précis. Encore une fois, c’est l’équipe de Sofia, dirigée par le professeur Tcholakova, qui a clarifié la situation avec cinq points clés.

1. Bien que les non-ioniques et les ioniques puissent produire un excellent moussage, les non-ioniques doivent être au-dessus de 95% de la couverture totale de la surface de l’interface (avec une élasticité de Gibbs supérieure à 150 mN / m) avant de bien mousser – c’est une sorte de tout ou rien. Les Ionics peuvent commencer à produire une mousse crédible à 30% de leur couverture de surface (même avec une élasticité de Gibbs de seulement 50 mN / m), avec une augmentation régulière de la production lorsque vous atteignez 100%. La raison en est claire: la stabilisation stérique de l’interface en mousse fonctionne bien, mais uniquement lorsqu’il y a une couverture presque complète; l’interface peut se casser facilement s’il y a même un écart de couverture de 5%. Les ions stabilisés par charge sont beaucoup plus indulgents.
2. La vitesse à laquelle les tensioactifs génèrent la couverture de surface est critique. Fondamentalement, s’ils arrivent à l’interface en quelques 10 secondes de ms, vous obtiendrez facilement beaucoup de bonne mousse. Cette vitesse dépend de la concentration, de la CMC, de la mobilité de la surface, de la concentration en sel qui n’est en aucun cas facilement extractible avec la théorie / expérience de 2020 (pour quelques indices de complexité, voir DST-Choix, et lisez la classe de maître sur la théorie dans l’article, qui conclut que ce n’est pas beaucoup d’aide). C’est triste d’une manière, mais libérateur d’une autre. Il suffit de mesurer la tension superficielle dynamique à une échelle de temps de 10 ms et de modifier la formulation jusqu’à ce que vous trouviez une réduction importante de la tension superficielle. Sur un Tensiomètre à pression de bulle maximale typique, cette échelle de temps de 10 ms est mesurée à ~ 300 ms (il y a un facteur fixe pour tout appareil MBPT donné) car l’âge réel d’une bulle de 300 ms (elle s’étend tout le temps) n’est que de 10 ms. La tradition de l’école de Sofia est d’appeler le temps mesuré (par exemple 300 ms) tage et le temps scientifique (par exemple 10 ms) tu pour universel.
3. La mousse à des échelles de temps plus courtes (dans cet article, 10 secousses de leur cylindre de mesure) n’est pas nécessairement un guide fiable de la mousse après des échelles de temps plus longues (100 secousses). Les tensioactifs à action plus rapide, sans surprise, donnent plus de mousse à des échelles de temps courtes, mais les plus lents peuvent rattraper leur retard. Comme discuté dans le point suivant, les mousses ont tendance à être auto-limitatives, de sorte qu’un avantage initial ne conduit pas nécessairement à un avantage à long terme. Bien sûr, pour des applications telles que les soins personnels, le moussage rapide est une exigence, donc cette différence de performance est importante. Le fait est qu’il faut faire attention à distinguer différents types de facteurs limitatifs.
4. Ceci n’est mentionné que dans le document, mais est lié à d’autres travaux de Sofia, avec d’autres résultats publiés promis. La quantité et la stabilité de la mousse sont limitées par sa propre méthode de production. Pour faire plus de mousse, vous avez généralement besoin de beaucoup de bulles plus petites. Ceux-ci sont créés par toutes les forces capables de piéger l’air et de s’écraser, ou de cisailler les bulles pour qu’elles deviennent plus petites. À mesure que la mousse s’enrichit de bulles plus petites, elle devient plus visqueuse (selon 1 / Rayon, voir Rhéologie de la mousse), de sorte qu’à un moment donné, les forces ne sont pas assez importantes pour déformer les bulles en quelque chose de plus petit. L’effet dépend un peu de la rigidité de l’interface et donc du tensioactif, mais il est principalement dominé par la capacité à créer la mousse fine en premier lieu, c’est-à-dire la stabilité interfaciale et la vitesse d’atteinte. C’est pourquoi de nombreux tensioactifs peuvent produire des quantités similaires de mousse tant qu’ils sont présents à une concentration suffisante pour répondre aux deux exigences précédentes. En regardant beaucoup d’autres papiers en mousse, je vois qu’il y a beaucoup de confusion de cause à effet parce que like n’était pas comparé à like. Et parce qu’il y a (à juste titre) un accent distinct sur la stabilité de la mousse, pour laquelle nous avons les autres applications sur ce site.
5. L’équipe a délibérément utilisé des tensioactifs « tels quels » car leurs impuretés apparaissent de manière assez intéressante dans les données. Les mesures du % de couverture de surface proviennent bien sûr des isothermes d’adsorption CMC et Γ et ceux-ci présentent souvent un comportement étrange en raison de faibles niveaux d’autres composants. Cela ne nous dérange généralement pas, les tensioactifs sont ce qu’ils sont, mais ils compliquent certainement les analyses académiques lorsqu’il est nécessaire de savoir, par exemple, si vous avez 50% ou 60% de couverture de surface.

Techniques de moussage

J’avais généralement prêté peu d’attention aux différentes techniques de moussage, mais la remarque dans la section précédente sur les mousses étant auto-limitantes m’a fait réaliser que j’ai rencontré pas mal de méthodes différentes.

1. Cylindre secouant. Mettez, disons, 10 ml de solution dans un cylindre de mesure de 130 ml et faites-le osciller, en vérifiant le volume de mousse après un nombre donné de secousses. Si vous obtenez 90% d’air piégé, alors vous êtes à 100 ml, alors trouvez si vous en avez 91, 92… devient délicat dans un cylindre de 130 ml. Mon impression est que ce type de mousse est relativement grossier, mais je me trompe peut-être
2. Ross-Miles. Mettez une solution d’essai au fond d’un grand cylindre. Maintenant, ajoutez goutte à goutte plus de la solution par le haut. Les gouttes qui se brisent dans le liquide ci-dessous produisent une mousse. Mesurez le volume à la fin de l’addition, puis, pour plus de stabilité, le volume après quelques minutes. Étonnamment, il s’agit d’un test standard de l’industrie.
3. Mélangeur. Il suffit d’obtenir un grand mélangeur et de mettre suffisamment de liquide pour couvrir les lames. Balayez et mesurez le volume en versant le contenu dans un cylindre de mesure. Le fait que cela puisse être fait suggère que la mousse est plutôt grossière, car une mousse fine serait difficile à verser..
4. Mélangeur planétaire. Emmenez-vous Kenwood Chef ou équivalent avec un fouet métallique et regardez ce qui se passe lorsque le fouet tourne sur son axe tout en se déplaçant sur l’autre axe. Un article du groupe Sofia montre un effet auto-limitant évident une fois que la mousse devient suffisamment épaisse pour écraser les ondes de surface qui piégeaient initialement l’air, cela semble donc bon pour tester la capacité de créer des mousses plus fines.
5. Colonne de barbotage. Soufflez de l’air à travers une fritte au fond d’une colonne contenant votre solution moussante. Vous avez une idée de la moussabilité et de la stabilité de la hauteur stable de la mousse, et / ou vous pouvez mesurer le poids de la mousse qui arrive par-dessus dans un temps donné. Plus de détails sont disponibles sur la page Fractionnement de la mousse.
6. Test de micro-mousse. Une fois, j’ai dû mesurer la moussabilité en utilisant mg de tensioactif et µl de solution. Cela était remarquablement facile à faire avec un flux d’air constant soufflant à travers une aiguille de seringue très fine dans les solutions dans des plaques à micro-titre. C’est une très bonne technique à haut débit (c’est pourquoi nous l’avons développée) pour distinguer les mousses à faible, moyenne et haute et les mousses à courte, moyenne et longue durée de vie. C’est brut mais incroyablement efficace.
7. Mousse d’air comprimé. Mélangez votre solution de tensioactif avec de l’air à haute pression, laissez-la descendre dans un tuyau, se dilatant au fur et à mesure, et éclatez sur, disons, un récipient de stockage d’huile en flammes. Une fois, j’ai écrit une application pour un projet de lutte contre l’incendie qui nécessitait la théorie d’une telle mousse et nécessitait des mesures pour paramétrer la théorie. Malheureusement, les expériences en direct sur un banc d’essai de taille normale ont échoué car le banc d’essai a brûlé pendant l’un des tests…
8. Mousses aérosol. C’est une variante de la précédente, à plus petite échelle. Le propulseur dans une boîte (généralement un mélange d’hydrocarbures gazeux) est magnifiquement mélangé au mélange de tensioactifs, ce qui crée une masse de fines bulles lorsqu’il se dilate soudainement. Un exemple typique est une mousse à raser qui doit être fine pour avoir la viscosité élevée et la limite d’élasticité pour rester sur le visage.
9. Frottement des mains. Je sais que le moussage n’a aucune signification en termes de lavage – l’envie de le faire est psychologique, pas physique. Je n’avais donc jamais pris la peine de voir combien de mousse on pouvait créer avec un frottement imaginatif des mains. C’est beaucoup, mais à mon avis, cela ne vaut pas la peine.
10. Brosse à raser. Je n’avais jamais compris les blaireaux. Ils ne produisaient pas une quantité intéressante de mousse et semblaient simplement un moyen compliqué d’étaler du savon sur mon visage. Mais je n’avais jamais pris la peine d’apprendre à le faire. Si vous fouettez une goutte de savon humide sur la main, rien ne semble se passer. C’est parce que toute la mousse est dans la brosse. Il suffit de presser la brosse de quelque manière que ce soit, et sort une masse de mousse très fine et stable, parfaite pour être placée sur le visage. J’ai été très impressionné.
11. Filet moussant. Prenez quelques cm d’un filet fin et frottez-le fort entre vos mains avec le savon humide. Comme avec le blaireau, il ne se passe rien si vous ne savez pas ce que vous essayez de faire – j’ai dû aller sur YouTube pour le savoir. Si vous tirez le filet entre vos doigts, une grande quantité de mousse émerge. Répétez cela plusieurs fois et vous obtenez une quantité impressionnante de mousse fine et stable. Le filet fin est clairement bon pour briser les bulles plus grosses en plus petites. Pourquoi quelqu’un prend la peine de passer son temps à créer cette masse de bulles de mousse n’est pas une question à laquelle je suis qualifié pour répondre.
12. Mesures des paramètres clés.
    • Évidemment la hauteur de la mousse, le cas échéant, et le rapport entre la hauteur totale et la quantité de liquide dans le fond du récipient, et comment cela change avec le temps.
    • Un conductimètre à travers un intervalle connu, calibré avec la conductivité de l’eau utilisée dans l’expérience, vous donne une bonne idée de la fraction volumique de l’air.
    • Mettez un grand prisme en contact avec la mousse et couplez la lumière dedans et hors de celle-ci. Une vidéo montre un fort contraste entre le contact avec l’eau (blanc) et l’air (noir) et il est alors facile d’utiliser l’analyse d’image pour mesurer la mousse. Des expériences ont montré que le prisme présente une perturbation étonnamment faible sur la mousse elle-même, de sorte que les mesures sont pertinentes. Il est incroyablement difficile d’obtenir une bonne analyse d’image à partir d’images de mousse libre, car il existe rarement un bon contraste fiable entre les murs et le reste.

Mousses à l’huile

Il semble évident que vous ne pouvez pas fabriquer de mousses dans les huiles. Les tensions de surface des huiles sont faibles et un tensioactif ne peut pas faire beaucoup de différence et, par conséquent, l’effet stabilisateur d’élasticité crucial ne peut pas entrer en service. Ceci est généralement vrai pour les huiles hydrocarbonées simples. Pour produire des mousses dans celles-ci, vous devez utiliser des astuces particulaires intelligentes telles que des phases lyotropes de tensioactifs spécifiques (tels que le mono-Myristylglycérate) ou des silices hydrophobées (recherchez Binks dans Google Scholar). Mais la vraie industrie pétrolière a d’énormes problèmes avec les mousses et l’art / la science de trouver des antimousses pour chaque pétrole brut spécifique est un défi majeur. Pourquoi beaucoup de pétrole brut mousse-t-il?

La description scientifique la plus claire de cela provient des travaux de Callaghan et de ses collègues de BP3. Ils ont soigneusement extrait tous les composants acides d’une large gamme d’huiles (celles-ci ne représentaient généralement que 0,02% en poids) et ont constaté que l’huile ne présentait (a) aucune élasticité et (b) aucune mousse. S’ils ont ajouté les extraits à l’huile sans mousse, l’élasticité et la mousse sont revenues. Les acides étaient des acides alcanoïques à longue chaîne (ish) plutôt simples tels que le dodécanoïque. Bien que ce document n’ait pas enregistré les tensions de surface du brut, d’autres documents montrent des valeurs typiques dans les 30mN / m bas mais qui peuvent être réduites au milieu des années 20 par des ajouts de tensioactifs simples ou d’antimousses. Ce n’est pas une diminution énorme et, par conséquent, les effets d’élasticité ne peuvent pas être importants. Cependant, dans les pétroles bruts, les pressions peuvent être très élevées, de sorte que le bouillonnement peut être très violent lorsque le brut atteint la pression atmosphérique, de sorte qu’il n’a pas besoin d’un effet de surfactabilité très fort pour provoquer un moussage massif.

Pour en revenir à l’autre type de stabilisation de la mousse, le pétrole brut est généralement compliqué par la présence d’asphaltènes qui peuvent facilement cristalliser / se regrouper à l’interface air/huile et fournir un moussage de cette manière. Et, comme nous le verrons, la stabilité de la mousse est grandement améliorée par une viscosité élevée que de nombreuses huiles peuvent facilement fournir. Mais rien n’est simple: il a été démontré que les asphaltènes sont des tensioactifs très modestes qui peuvent produire une mousse dans le toluène où ils sont (par définition) solubles.

Mousses anti-incendie

C’est un sujet énorme. Le seul point soulevé ici est que pour les feux d’huile / essence, le tensioactif ne doit pas être bon pour émulsionner l’huile avec l’eau contenue dans la mousse. La théorie standard stipule donc que le système a besoin d’un « Coefficient d’étalement » important (voir la section Antimousse) qui, en pratique, ne peut être atteint qu’avec des agents fluorosurfactants. De telles mousses sont étonnamment bonnes à être projetées à travers d’énormes flammes pour atterrir joliment à la surface du liquide brûlant (qui, à la surprise de beaucoup, n’est « que » à son point d’ébullition – pas une température très élevée) et éteindre le feu. Pour les mousses vraiment robustes, l’ajout d’un tensioactif protéique est une bonne idée – généralement dans le cadre d’un mélange rapide / lent d’un tensioactif rapide normal pour faire avancer la mousse et la protéine lente qui atteint l’interface après un certain temps et rend le tout remarquablement solide. Alternativement, certains polymères à haute teneur en MWt peuvent remplir cette fonction pour créer une Mousse Filmogène aqueuse résistante à l’alcool AR-AFFF, ce qui signifie qu’elle fonctionne non seulement sur des feux non polaires, mais également sur des feux polaires pour lesquels une mousse classique pourrait être trop compatible avec le liquide.

Cependant, avec l’abandon des fluorosurfactants (apparemment inévitables, justifiables ou non), je pense qu’il est nécessaire de se concentrer sur la création de ce que j’appelle des mousses LRLP, à faible rayon et à faible perméabilité, créées avec des tensioactifs standard. Si vous explorez la rhéologie de la mousse, le drainage, la maturation Ostwald, vous verrez que les mousses à petit rayon sont plus rigides et plus dures. Ainsi, vous pouvez gagner en durée de vie de la mousse via des bulles plus petites. Et avec des astuces comme l’ajout d’acide myristique, vous pouvez rendre une mousse à faible perméabilité en rendant l’interface plus rigide. Cela permet de réduire la vitesse à laquelle les vapeurs chaudes peuvent se déplacer à travers la mousse, réduisant ainsi le risque qu’elles se rallument.