Étude structurale et thermodynamique des cristaux liquides lyotropes eau/bis(éthyl-2 hexyl) phosphate de sodium

¹ Laboratoire de résonance magnétique nucléaire, CEA-IRDI-DESICP-Département de Physico-Chimie, CEN.Saclay, 91191 Gif-Sur- Yvette, Cedex., France.
² Laboratoire de Chimie Nucléaire et Industrielle, France.
³ Laboratoire de Chimie Physique du Solide (UA-453 au C.N.R.S.) de l'Ecole Centrale des Arts et Manufactures, 92295 Châtenay-Malabry Cedex, France.

Résumé

Le diagramme de phase a été établi pour des mélanges H₂O/NaDEHP en toutes proportions dans l'intervalle de température — 80 à + 270 °C par analyse calorimétrique différentielle et par résonance magnétique nucléaire. Aux faibles concentrations de NaDEHP, des vésicules ont été mises en évidence par micrographie. Lorsque la concentration augmente, des phases lyotropes lamellaire, cubique centrée inverse et hexagonale inverse, séparées par des domaines de démixtion, ont été caractérisées à température ambiante par diffraction des rayons X et microscopie optique en lumière polarisée.

Abstract

The different types of structural organization in the water/sodium bis (2-ethylhexyl) phosphate system are determined. Electrical conductivity measurements show a critical value of the concentration (14.5 x 10^-3M at 25 °C) over which vesicles appear. Microphotographic evidence of these vesicles, having diameters from 200 to 1 000 Å, when concentration is 0.14 M, is given. When NaDEHP concentration increases, three types of liquid crystal structure are observed : a lamellar phase whose spacing is 28.1 Å (NaDEHP weight fraction 50 %), an inverse cubic phase whose lattice parameter is 47,5 Å (NaDEHP mass fraction 78%) and an inverse hexagonal phase whose lattice parameter is 17.54 Å (anhydrous NaDEHP).

The complete phase diagram is determined within NaDEHP mass fraction range from 0 to 100 % and temperature range from - 80 to + 270 °C, using differential scanning calorimetry and nuclear magnetic resonance. Two phased demixion domains exist between consecutive domains. The phase relationship is an eutectic type between the lamellar, cubic and liquid phases, and a peritectic type between the cubic, hexagonal and liquid phases. Each of the three liquid crystal types exhibit a reversible transition to the gel state when temperature is ≈ — 20 °C.