Bases thermodynamiques du mouillage interfacial; application à la stabilité interfaciale de particules solides et à leurs propriétés émulsionnantes

(Laboratoire de biologie physico-chimique, U.S.T.L., place Eugène-Bataillon, 34060 Montpellier Cedex.) (E.L.F.-R.E., D.R.T.E.N., Boussens, 31360 Saint-Martory), France.

Résumé

Par extension de la notion classique de tension d’adhésion au mouillage interfacial (mouillage d’un solide à la surface de séparation de deux liquides non miscibles), on définit la tension d’adhésion interfaciale (travail mis en jeu pour substituer un liquide à l’autre sur 1 cm² de la surface du solide dans des conditions isothermes et réversibles). On relie cette grandeur à l’angle de raccordement interfacial, puis aux tensions superficielles des deux liquides et aux enthalpies libres d’adhésion du solide à chacun des deux liquides. On établit les conditions de mouillage préférentiel parfait du solide par l’un des deux liquides. On indique les conséquences d’une réversibilité imparfaite des transformations (hystérésis). — La technique de tensiométrie de mouillage interfacial permet la mesure des grandeurs caractéristiques du mouillage interfacial.

Une particule solide se fixe d’une façon stable à l’interface de deux liquides si elle n’est mouillée préférentiellement d’une façon parfaite ni par l’un ni par l’autre de ces liquides; dans ces conditions, des micro-particules solides peuvent stabiliser l'émulsion de l’un des liquides dans l’autre. On applique la tensiométrie de mouillage interfacial à un problème technique, celui de la stabilité des émulsions d’eau dans le pétrole, liée à la présence de micro-particules d’asphaltènes : à l’interface eau-éther de pétrole, les asphaltenes solides sont mouillées préférentiellement par la phase pétrole mais d’une façon imparfaite. Certains additifs provoquent la mouillabilité préférentielle parfaite des asphaltenes par la phase pétrole et sont capables de ce fait de rompre les émulsions.

Abstract

The conventional notion of adhesion tension is extended to interfacial wetting (the wetting of a solid at the interface between two immiscible liquids); the interfacial adhesion tension is defined, i.e. the work brought into play in substituting one liquid for another at the surface of the solid, by square centimeter, in isothermal reversible conditions. This is linked to the contact angle at the interface, and then to the surface tensions of the two liquids and to the free enthalpies of adhesion of the solid to each of the two liquids. The perfect preferential wetting conditions of the solid by one of the two liquids are established. The consequences of an imperfect reversibility of the transformations (hysteresis) are indicated. — The technique of interfacial wetting tensiometry enables characteristic parameters of interfacial wetting to be measured.

A solid particle fixes in a stable manner to the interface of two liquids if it is not wetted perfectly by either one or the other of the liquids; under these conditions, solid microparticles may stabilize the emulsion of one of the liquids in the other. Interfacial wetting tensiometry is applied to a technical problem namely that of the stability of emulsions of water petroleum, linked to the presence of solid asphaltene microparticles: at the water-petroleum ether interface, the solid asphaltenes are wetted preferentially though imperfectly by the petroleum phase. Certain additives induce perfect preferential wettability by the petroleum phase and are thus capable of breaking up the emulsions.