COMPOSITION ET PROCEDE POUR LE TRAITEMENT BIOCIDE DES
SURFACES
La présente invention a pour objet une composition à effet biocide retard ou rémanent et un procédé de traitement biocide des surfaces cutanées ou kératiniques, ainsi que des surfaces dures industrielles, domestiques ou de collectivités.
La présente invention vise également un procédé d'utilisation de ladite composition biocide aqueuse pour le traitement et la désinfection à effet durable des surfaces cutanées, ainsi que des surfaces dures industrielles, domestiques ou de collectivités, par libération lente, progressive dudit biocide après application, par contact avec l'eau de la surface traitée.
Les compositions biocides aqueuses pour le traitement des surfaces dures présentent généralement le désavantage de perdre rapidement leur efficacité après leur application, notamment lorsque les surfaces traitées sont ensuite lavées. Pour pallier cet inconvénient, il a été proposé de mettre en oeuvre dans ces compositions des polymères organiques filmogènes, afin de former après application une barrière physique permettant de lutter contre la libération trop rapide du biocide. Une illustration de cette technique (WO 97/06675 de Rhône- Poulenc Chemicals Ltd.) consiste à associer à un biocide un copolyester téréphtalique présentant dans sa chaîne polymère des unités polyoxyéthylènes ou polyoxyéthylènetéréphtalates.
Par ailleurs, H a été proposé (WO 99/18784 de Rhodia Chimie) un système aqueux à base d'un biocide et d'un polyorganosilσxane à fonctions polyéther, ainsi que son utilisation pour la désinfection à effet durable des surfaces dures par libération lente, progressive dudit biocide après application, par contact avec l'eau de la surface traitée.
La Demanderesse a trouvé une composition biocide aqueuse de performances supérieures. En effet cette composition appliquée sur la surface à traiter et après évaporation de l'eau, présente une action biocide efficace, même après plusieurs rinçages à l'eau de ladite surface traitée.
Un premier objet de l'invention consiste en une composition à effet biocide retard ou rémanent comportant :
(a) de l'eau,
(b) un tensioactif cationique ayant un effet biocide,
(c) un polymère filmogène formant un film transparent et,
(d) au moins un copolymère à blocs hydrosoluble comportant au moins un bloc hydrophile anionique et au moins un bloc hydrophile non ionique.
Un second objet de l'invention consiste en un procédé de traitement biocide des surfaces cutanées, ainsi que des surfaces dures industrielles, domestiques ou de collectivités, en vue de conférer aux dites surfaces un effet biocide rémanent même après plusieurs lavages ou rinçages, par application sur lesdites surfaces d'une quantité à effet biocide efficace d'une composition aqueuse à effet biocide rémanent conforme à l'invention, suivie d'une évaporation de l'eau. Cette évaporation de l'eau peut se faire à température ambiante ce qui est le cas notamment pour les compositions détergentes pour le lavage du linge à la main, pour le rinçage du linge, pour les compositions d'hygiène corporelle et pour le nettoyage et la désinfection des surfaces dures industrielles, domestiques ou de collectivités. Cette évaporation peut se faire à température supérieure à la température ambiante, ce qui est le cas par exemple pour le linge traité et séché au sèche-linge. Au cours d'étapes ultérieures du procédé, une quantité efficace du biocide est relarguée (libérée) à chaque rinçage à l'eau de la surface à traiter. Le nombre de rinçages efficaces peut varier entre quelques unités à plusieurs dizaines. Il existe d'autres procédés pour appliquer la composition. Un de ces procédés consiste à précipiter les constituants (b), (c) et (d) de la composition sur la surface à traiter sans évaporer l'eau, cette eau étant ensuite éliminée par simple écoulement. Le composé (b) peut être un tensioactif cationique à effet biocide. Ce composé (b) peut être également un polymère à effet biocide et, dans ce cas, il n'est pas nécessaire que ce polymère possède également des propriétés tensioactives. Le composé (b) peut être donc un produit chimique formé d'une partie tensioactive et d'une autre partie à effet biocide. Comme exemples de produit (b) on peut citer :
- les sels de monoammonium quaternaire de formules
R1 R2 R3 R4 N+ X" où
R représente un groupe benzyle éventuellement substitué par un atome de chlore ou un groupe C1-C4 alkylbenzyle, o
R représente un groupe alkyle en C8-C24,
3 4
R et R , semblables ou différents, représentent un groupe alkyle ou hydroxyalkyle en C1-C4, et
X" est un anion solubilisant tel qu'halogenure (par exemple chlorure, bromure, iodure), sulfate ou méthylsulfate ;
- les produits de formule :
R1' R2' R3' R4' N+ X" où
V 2' R et R , semblables ou différents, représentent un groupe alkyle en C8-C24, y 4'
R et R , semblables ou différents , représentent un groupe alkyle en C1-C4, et X" est un anion solubilisant tel qu'halogenure (par exemple chlorure, bromure, iodure), sulfate ou méthylsulfate ; - les produits de formule :
1" 9" y 4" + - R 1 R Rύ R4 N X où
1" R représente un groupe alkyle en C8-C24,
?" 3" 4" R , R et R , semblables ou différents , représentent un groupe alkyle en C - C4, et
X" est un anion solubilisant tel qu'halogenure (par exemple chlorure, bromure, iodure), sulfate ou méthylsulfate.
On peut plus particulièrement citer les chlorures de coco-alkyl benzyl diméthylammonium, de C12- 14 alkyl benzyl diméthylammonium, de coco-alkyl dichlorobenzyl diméthylammonium, de tétradécyl benzyl diméthylammonium, de didécyl diméthylammonium, ou de dioctyl diméthylammonium. Conviennent également, les sels d'aminés hétérocycliques monoquaternaires tels que les chlorures de laurylpyridinium, de cétylpyridinium, de C12-C14 alkyl benzyl imidazolium, ainsi que les sels d'alkyl gras triphényl phosphonium comme le bromure de myristyl triphényl phosphonium.
Conviennent également les biocides polymères cationiques sans proprieties tensioactives notables comme ceux provenant de la réaction: d'épichlorhydrine et de diméthylamine ou de diéthylamine
de l'épichlorhydrine et d'imidazole de 1 ,3-dichloro-2-propanol et de diméthylamine de 1 ,3-dichloro-2-propanol et du 1 ,3-bis(diméthylamino)-2-propanol du dichlorure d'éthylène et du 1 ,3-bis(diméthyl-amino)-2-propanol - de bis(2-chloroéthyl) éther et de N,N'-bis(diméthylaminopropyl)urée ou thiourée
Un biocide polymère convenant plus particulièrement est le produit de la réaction de la diméthylamine avec l'épichlorhydrine et commercialisé notamment sous l'appellation GLOKILL par la société RHODIA. Ce polymère présente des motifs de formule
où n est un nombre entier dont la valeur confère au polymère une masse moléculaire en poids comprise entre 1000 et 20 000, généralement entre 5 000 et 11 000. Le composé (c) est un polymère filmogene formant un film transparent après évaporation de l'eau contenue dans la composition déposée sur la surface à traiter. Comme composé (c) on recommande d'utiliser de préférence une guar anionique. Une guar anionique est obtenue par réaction d'une guar naturelle avec une base et ensuite avec un monochloroacétate en vue d'obtenir une guar carboxyméthyle. Des exemples de guars anioniques pouvant être utilisées dans le cadre de la présente invention sont commercialisées sous les noms commerciaux GALAXY 707D® par la société Aqualon, et JAGUAR 800® ou JAGUAR 8707® commercialisées par la société Hi Tek. Le composé (d) est un copolymère à blocs hydrosoluble comportant au moins un bloc hydrophile anionique et au moins un bloc hydrophile non ionique. Ces copolymères présentent une masse moléculaire en nombre généralement comprise entre 2 000 et 20 000, de préférence entre 4 000 et 10 000 g/mole. Les blocs anioniques incluent par exemple l'acide polyméthacrylique et ses sels, l'acide polyacrylique et ses sels, les copolymères de l'acide méthacrylique et ses
sels, les copolymères de l'acide acrylique et ses sels, l'héparine, le polyphosphate, les polyamino acides tels que l'acide polyaspartique, l'acide polyglutamique, l'acide polymalique, l'acide polylactique. Les blocs anioniques préférés dans le cadre de la présente invention sont les blocs présentant dans la chaîne polymère des groupes carboxyliques. Des exemples de monomères permettant de préparer de tels blocs sont l'acide acrylique, l'acide aspartique, l'acide citraconique, l'acide p-hydroxy cinnamique, l'acide trans-glutaconique, l'acide glutamique, l'acide itaconique, l'acide linoléique, l'acide méthacrylique, l'acide maléique, l'acide oléique, l'anhydride maléique, l'acide mésaconique, l'acide 2-propène 1-sulfonique et l'acide vinylsulfonique.
Les blocs non ioniques incluent par exemple les polétherglycols, autrement dit les polyoxydes d'éthylène, les polyoxydes de propylène, les copolymères d'oxyde d'éthylène et d'oxyde de propylène, les polysaccharides, les polyacrylamides, les esters polyacryliques, le polyméthacrylamide, l'alcool polyvinylique, la polyvinyl pyrrolidone, les polyortho esters, les polyamino acides, et les polyglycérols. Pour préparer les polymères à blocs on peut par exemple utiliser la polymérisation anionique avec addition séquentielle de deux monomères comme par exemple décrit par Scmolka, J. Am. Oil Chem. Soc. 1977, 54. 110 ; ou bien encore Wilczek-Veraet al., Macromolecules 1996, 29, 4036. Un autre procédé utilisable consiste à initialiser la polymérisation d'un bloc polymère à chacune des extrémités d'un autre bloc polymère comme par exemple décrit par Katayose et Kataoka, Proc. Intern. Symp. Control. Rel. Bioact. Materials, 1996, 23, 899. Dans le cadre de la présente invention, on recommande d'utiliser la polymérisation vivante ou contrôlée comme définie par Quirk et Lee (Polymer International 27, 359 (1992). En effet ce procédé particulier permet de préparer des polymères de dispersité étroite et dont la longueur et la composition des blocs sont contrôlées par la stœchiométrie et le degré de conversion. Dans le cadre de ce type de polymérisation, sont plus particulièrement recommandés les copolymères à blocs qui peuvent être obtenus par tout procédé de polymérisation dite vivante ou contrôlée tel que, par exemple :
- la polymérisation radicalaire contrôlée par les xanthates selon l'enseignement de la demande WO 98/58974,
- la polymérisation radicalaire contrôlée par les dithioesters selon l'enseignement de la demande WO 97/01478
- la polymérisation à l'aide de précurseurs nitroxydes selon l'enseignement de la demande WO 99/03894, - la polymérisation radicalaire contrôlée par les dithiocarbamates selon l'enseignement de la demande WO 99/31144,
- la polymérisation radicalaire par transfert d'atome (ATRP) selon l'enseignement de la demande WO 96/30421 ,
- la polymérisation radicalaire contrôlée par les iniferters selon l'enseignement de Otu et al., Makromol. Chem. Rapid. Commun., 3, 127 (1982),
- la polymérisation radicalaire contrôlée par transfert dégénératif d'iode selon l'enseignement de Tatemoto et al., Jap. 50, 127, 991 (1975), Daikin Kogyo Co Itd Japan et Matyjaszewski et al., Macromolecules, 28, 2093 (1995)),
- la polymérisation par transfert de groupe selon l'enseignement de Webster O.W. "Group Transfer Polymerization", p. 580-588 de 'Εncyclopedia of Polymer
Science and Engineering", vol.7 et H. F. Mark, N.M. Bikales, C.G. Overberger and G. Menges, Eds., Wiley Interscience, New York, 1987,
- la polymérisation radicalaire contrôlée par les dérivés du tétraphényléthane (D. Braun ét al. Macromol.Symp. 111 ,63 (1996)), - la polymérisation radicalaire contrôlée par les complexes organocobalt
(Wayland ét al. J.Am.Chem.Soc. 116,7973 (1994)) .
La composition selon l'invention peut en outre éventuellement comprendre un tensioactif non ionique (e). Comme tensioactif non ionique (e), on peut citer en particulier les condensats d'oxyde d'alkylène ayant de 1 à 4 atomes de carbone, notamment d'oxyde d'éthylène avec des alcools, des polyols, des alkylphenols, des esters d'acides gras, des amides d'acides gras et des aminés grasses ; les amines-oxydes, les dérivés de sucre tels que les alkylpolyglycosides ou les esters d'acides gras et de sucres, notamment le monopalmitate de saccharose ; les oxydes de phosphine tertiaire à longue chaîne ; les dialkylsulfoxydes ; les copolymères séquences de polyoxyéthylène et de polyoxypropylene ; les esters de sorbitan polyalkoxylés ; les esters gras de sorbitan, les poly(oxyde d'éthylène) et amides d'acides gras modifiés de manière à leur conférer un caractère
hydrophobe (par exemple, les mono- et diéthanolamides d'acides gras contenant de 10 à 18 atomes de carbone).
Comme composé (b) utilisable dans les compositions selon la présente invention, on peut également citer : - les alkylphenols polyoxyalkylénés (polyoxyéthylénés, polyoxypropylénés, polyoxybutylénés) dont le substituant alkyle est en C6-C12 et contenant de 5 à 25 motifs oxyalkylènes ; à titre d'exemple, on peut citer les TRITON X-45, X-114, X- 100 ou X-102 commercialisés par Rohm & Haas Cy. ;
- les glucosamides, glucamides, glycérolamides ; - les alcools aliphatiques en C8-C22 polyoxyalkylénés contenant de 1 à 25 motifs oxyalkylènes (oxyéthylène, oxypropylène). A titre d'exemple, on peut citer les TERGITOL 15-S-9, TERGITOL 24-L-6 NMW commercialisés par Union Carbide Corp., NEODOL 45-9, NEODOL 23-65, NEODOL 45-7, NEODOL 45-4 commercialisés par Shell Chemical Cy., les RHODASURF IDO60, RHODASURF LA90, RHODASURF IT070 commercialisés par la société RHODIA.
- les oxydes d'aminés tels que les oxydes d'alkyl C10- 8 diméthylamines, les oxydes d'alkoxy C8-C22 éthyl dihydroxy éthylamines ;
- les alkylpolyglycosides, plus particulièrement ceux décrits dans US-A-4 565 647;
- les amides d'acides gras en C8-C20 ; - les acides gras éthoxylés ;
- les aminés éthoxylées.
Les compositions selon l'invention se présentent sous forme d'une solution aqueuse monophasique de tous ses constituants, ce qui est une propriété recherchée et difficile à obtenir pour les compositions de ce type. Sans vouloir limiter l'invention à une théorie scientifique particulière, la Demanderesse est de l'opinion que le composé (b) et le composé (a) s'associent en aggrégats ou micelles dont la taille est de l'ordre de quelques dizaines de nanomètres. Le cœur de l'aggrégat serait formé d'un coalescat de la partie anionique (d) avec le composé (b). Ces aggrégats présentent une taille suffisante pour rester piégés dans le réseau du polymère filmogene (c) après application de la solution et évaporation de l'eau. La structure particulaire de ce coalescat assure un relargage lent et approprié du biocide lors des rinçages. De préférence, les compositions selon la présente invention comportent :
(a) 100 parties en poids d'eau,
(b) 0,05 à 5 parties en poids d'un tensioactif cationique ayant un effet biocide,
(c) 0,02 à 1 partie en poids d'un polymère filmogene formant un film transparent, (d) 0,05 à 5 parties en poids d'au moins un copolymère à blocs hydrosoluble comportant au moins un bloc hydrophile anionique et au moins un bloc hydrophile non ionique, et (e) éventuellement, 1 à 20 parties en poids d'un tensioactif non ionique. Les compositions encore plus préférées selon la présente invention comportent : (a) 100 parties en poids d'eau,
(b) 0,5 à 2 parties en poids d'un tensioactif cationique ayant un effet biocide,
(c) 0,05 à 0,3 partie en poids d'un polymère filmogene formant un film transparent,
(d) 0,5 à 2 parties en poids d'au moins un copolymère à blocs hydrosoluble comportant au moins un bloc hydrophile anionique et au moins un bloc hydrophile non ionique, et
(e) éventuellement, 3 à 8 parties en poids d'un tensioactif non ionique.
Le choix de la nature du ou des tensioactif(s) biocide(s) mis en œuvre est fonction de l'application recherchée (hygiène corporelle, désinfection de surfaces dures diverses).
La quantité d'agent biocide (b) à mettre en œuvre est fonction du domaine d'application pour lequel le procédé de l'invention est mis en œuvre.
Ainsi dans le domaine de l'hygiène corporelle pour les cheveux ou la peau, la quantité de biocide (b) mise en œuvre est généralement de l'ordre de 0,05 à 0,3% pour répondre aux législations en vigueur.
La composition biocide mise en œuvre pour réaliser le procédé de l'invention, peut être de différent type, ce en fonction du domaine d'application pour lequel le procédé de l'invention est mis en œuvre.
Il peut s'agir d'une composition d'hygiène corporelle pour les cheveux ou la peau, notamment sous la forme de shampoings, de lotions, de gels douche, pour les cheveux ou le corps, de savons liquides pour le visage ou le corps.
Il peut aussi s'agir de compositions détergentes pour le nettoyage et la désinfection des surfaces dures industrielles, domestiques ou de collectivités.
Selon l'invention, à côté des constituants principaux de la composition biocide aqueuse, peuvent être présents d'autres constituants, dont la nature est fonction du domaine d'application pour lequel le procédé de l'invention est mis en œuvre. Ainsi des compositions biocides pour le traitement des surfaces dures peuvent en outre comprendre des additifs comme des agents chélatants tels que les aminocarboxylates (éthylènediaminetétraacétates, nitrilotriacétates, N,N- bis(carboxyméthyl)glutamates, citrates), des alcools (éthanol, isopropanol, glycols), des adjuvants de détergence (phosphates, silicates), des agents tensioactifs, des colorants, des parfums ou autres.
Des compositions pour l'hygiène des cheveux et de la peau peuvent en outre contenir des agents tensioactifs, des agents humectants, des émollients, des agents viscosants ou gélifiants, des agents séquestrants, des agents conditionneurs, des colorants, des parfums ou autres. Ledit procédé de traitement biocide des surfaces faisant l'objet de l'invention, peut être mis en œuvre pour réaliser le traitement de surfaces corporelles kératiniques ou cutanées, de surfaces dures diverses, comme les carrelages, planchers, murs, surfaces de travail, équipement, mobilier, instruments, ... dans l'industrie, le domaine agro-alimentaire, les domaines domestiques (cuisines, salles de bain, sanitaires ...) et en collectivités.
Parmi les surfaces dures pouvant être traitées, on peut citer notamment celles en céramique, porcelaine, verre, polychlorure de vinyle, formica ou autre polymère organique dur, acier inoxydable, aluminium, bois ...
L'opération de désinfection consiste à appliquer ou mettre en contact ladite composition biocide aqueuse, éventuellement diluée de 1 à 1000 fois, de préférence de 1 à 100 fois, sur ou avec la surface à traiter, puis à laisser l'eau s'évaporer.
Parmi les microorganismes dont la prolifération peut être contrôlée par mise en œuvre du procédé de l'invention, on peut mentionner . les bactéries Gram négatives comme : Pseudomonas aeruginosa ; Escherichia coli ; Proteus mirabilis
. les bactéries Gram positives comme : Staphylococcus aureus ; Streptococcus faecium
. d'autres bactéries dangereuses dans l'alimentation comme : Salmonella tvphimurium ; Listeria monocvtoαenes ; Campylobacter jejuni ; Yersinia enterocolitica
. les levures comme : Saccharomyces cerevisiae ; Candida albicans . les champignons comme : Aspergillus niger ; Fusarium solani ; Pencillium chrvsoqenum
. les algues comme : Chlorella saccharophilia ; Chlorella emersonii ; Chlorella vulαaris ; Chlamydomonas eugametos
Les exemples suivants illustrent l'invention sans en limiter la portée.
Exemple 1 :
Synthèse d'un copolymère dibloc polvacrylate d'éthyle-b-polvacétate de vinyle (PAEt-b-PVAc.:
Dans un réacteur à double enveloppe de 4 L muni d'une pâle d'agitation sont introduits à 30°C : 1411 g d'eau, 0,88 g de carbonate de sodium et 23,98 g de sodium dodécyl sulphate. Sous agitation, le réacteur est purgé par un courant d'azote et chauffé jusqu'à atteindre 85°C. Lors de la montée en température, à 80°C, sont introduits 1 ,63 g d'acide méthacrylique, 31 ,71 g d'acrylate d'éthyle et 17,5 g de S-propionyl O-éthyl xanthate. A 85°C est introduite une solution de 1 ,34 g de persulfate d'ammonium dans 2,67 g d'eau. Ensuite, un mélange de 285,48 g d'acrylate d'éthyle et 15,03 g d'acide méthacrylique est additionné en continu pendant une heure. Le système est maintenu à 85°C pendant 45 minutes supplémentaires, temps au bout duquel un échantillon est prélevé pour analyse GPC (chromatographie en phase vapeur et Mn : masse moléculaire en nombre, Mw ; masse moléculaire en poids) : Mn=4380 g / mol Mw/Mn=1 ,7 En maintenant le réacteur à 85°C, la synthèse du copolymère dibloc est réalisée en additionnant 1088 g d'acétate de vinyle pendant 2h15 minutes, de même qu'un mélange de 60 g d'eau, 1 ,26 g de carbonate de sodium et 0,35 g de persulfate d'ammonium pendant la même période. En fin d'introduction, 0,8 g de
persulfate d'ammonium sont rajoutés et le réacteur est maintenu à 85°C pendant deux heures supplémentaires. Le réacteur est ensuite refroidi. Un échantillon est prélevé pour analyse :
Mn=20200 g / mol Mw/Mn=1 ,58
La présence du groupement xanthate en bout de chaîne est confirmée GPC (détection UV à 290 nm).
Exemple 2 :
Synthèse d'un copolymère dibloc polv(acide acrylique)-b-poly(alcool vinylique. (PAA-b-PAV) par hydrolyse basique du copolymère PAEt-b-PVAc décrit dans l'exemple 1 :
L'hydrolyse du copolymère PAEt-b-PVAc décrit dans l'exemple 1 est effectuée dans le réacteur de synthèse du polymère dibloc utilisé dans l'exemple 1 , sur un équivalent de 400 g de matière sèche (soit 1045 g de latex à 38,25 % d'extrait sec). Le pH du latex est ajusté à 8 avec une solution de soude 1 N. Le réacteur est chauffé à 60°C et maintenu sous courant d'azote. Sous une forte agitation, 1115 g de soude 4N sont additionnés pendant 1 heure. Le système est maintenu à cette température pendant 11 heures. L'extrait sec final est de 16,25%. Un échantillon prélevé en fin de réaction est analysé par RMN1H. L'analyse confirme la disparition des pics caractéristiques des esters acryliques et du groupement acétate.
Exemple 3 :
On utilise le copolymère di-bloc polyacrylate de sodium/alcool polyvinylique synthétisé selon l'exemple 2.
Les blocs alcool polyvinylique et polyacrylate de sodium contiennent respectivement 184 monomères alcool polyvinylique et 44 monomères acrylate de sodium. Le copolymère est ensuite purifié de la manière suivante : une solution du copolymère à 5% en poids dans l'eau est précipitée goutte à goutte dans un large excès d'acétone, puis redissoute dans l'eau. On effectue deux fois
ce cycle pour obtenir une solution jaune pâle très transparente. Le pH est ensuite ajusté à 10 par ajout d'hydroxyde de sodium. La masse moléculaire en nombre de ce polymère est de 20200.
Le biocide utilisé est le chlorure de benzyl dodécyl diméthyl ammonium. L'isotherme de fixation du chlorure de benzyle dodécyl diméthyl ammonium sur le copolymère di-bloc polyacrylate de sodium/alcool polyvinylique a été déterminée par potentiométrie à l'aide d'une électrode spécifique à ce tensioactif cationique. Les résultats obtenus sont rassemblés dans le tableau 1 ci-après. L'électrode est la suivante : Ag/AgCI | pont d'agar 3M NH4CI ; la solution de référence est une solution de biocide à 3x10"4Mol et la membrane est une membrane de PVC. La préparation et le montage de l'électrode sont décrits par ailleurs (Shirahama and Tashiro, Bull. Chem. Soc. Jpn. 1984, 57, 377; Benrraou et al, J. Phys. Chem., 1992, 96, 1468). La force électromotrice (fem) a été mesurée à l'aide d'un multimètre VWR SCIENTIFIC, modèle 8015. Cette électrode a une réponse nernstienne sur tout le domaine de concentration étudié. Deux solutions de chlorure de benzyl dodécyl diméthyl ammonium concentrées à 0,1 et 1 % en poids ont été ajoutées progressivement à 30ml de copolymère concentré à 0,10% en poids. La variation de concentration en di-bloc consécutive à l'ajout de tensioactif a été prise en compte. On détermine la fraction de sites de fixation occupés (β) comme suit : β = (c„ -c,)/c. où Ctot est la concentration totale de tensioactif ajouté, C, la concentration en tensioactif libre, non fixé au polymère, et Cs la concentration en sites de fixation sur le polymère, c'est-à-dire la concentration en charges. On détermine C, à l'aide d'une courbe de calibration préalablement établie en absence de copolymère. Comme indiqué dans le tableau 1 , on observe l'apparition d'une légère turbidité pour des valeurs de β voisines de 1 , c'est-à-dire lorsque les charges des tensioactifs fixés compensent les charges présentes sur le bloc acide acrylique du copolymère di-bloc.
Exemple comparatif :
A titre de comparaison, on répète exactement le mode opératoire de l'exemple 3 sauf que l'on remplace le copolymère di-bloc par un homopolymère d'acide
acrylique comportant 111 motifs acide acrylique par chaîne de polymère. Le pH a également été réglé à 10 avec de l'hydroxyde de sodium (tableau 1). La concentration en polymère a été réglée de manière à ce que la concentration en motifs acrylate de sodium soit égale à celle utilisée dans l'expérience réalisée avec le di-bloc, c'est-à-dire 0,03% en poids.
On constate que la concentration d'aggrégation critique (cac), c'est-à-dire la concentration minimale au-delà de laquelle on observe la fixation du tensioactif sur le polymère, du chlorure de benzyl dodécyl diméthyl ammonium est sensiblement la même que pour le copolymère di-bloc : environ 9x10"4 % en poids. En revanche la solution devient légèrement trouble pour une valeur de β voisine de 0,1 et l'on observe une précipitation macroscopique pour une valeur de β proche de 0,8, ces deux phénomènes n'apparaissant pas avec le di-bloc.
Tableau 1 Isotherme de fixation du chlorure de benzyl dodécyl diméthyl ammonium sur le copolymère di-bloc polyacrylate de sodium/alcool polyvinylique (copolymère dibloc) et sur un homopolymère d'acrylate de sodium (PAA).
(1) limite de turbidité
(2) limite de précipitation macroscopique
Exemple 4
On utilise de nouveau le copolymère di-bloc et le tensioactif cationique biocide décrits dans l'exemple 3 dans une formulation plus concentrée. On prépare une solution de 1 ,5% en poids de tensioactif cationique et de 1% en poids de copolymère di-bloc. On observe l'apparition d'un précipité blanc formé du
complexe copolymère - tensioactif. Ce complexe est totalement redissous par l'ajout d'une concentration totale de 5% en poids de tensioactif non ionique (RHODASURF DA639, un isododécyl éther hexaoxyéthylene glycol vendu par la société Rhodia). Cette redissolution montre la co-micellisation des tensioactifs cationiques et neutres sur le polymère. Le tensioactif non ionique apporte en se fixant au complexe un caractère hydrophile suffisant pour éviter la séparation de phases.
On ajoute ensuite une solution aqueuse de guar anionique (carboxyméthyl guar, CMG, de masse moléculaire 2,3 millions et de degré de substitution anionique de 0,10). La concentration finale en carboxyméthyl guar est de 0,15%. L'ajout de ce polymère n'induit pas de séparation de phase dans la solution. On obtient ainsi une solution détergente monophasique.
Exemple 5
Les tensioactifs cationiques et non ioniques, ainsi que le copolymère à blocs et la guar anionique sont identiques à ceux de l'exemple 4.
On découpe un carrelage de salle de bain en carrés de 5x5cm. Nous n'utiliserons dans cette étude que le côté lisse et imperméable du carrelage. On dépose sur les bords de chaque carré posé à plat, face lisse vers le haut, un enduit silicone qui polymérise au contact de l'air. Après 24 heures, cet enduit forme un caoutchouc très résistant qui permet d'éviter l'écoulement d'un liquide contenant entre autres (voir description ci-dessous) du chlorure de benzyl dodécyl diméthyl ammonium sur la surface du côté lisse du carrelage. On y dépose ensuite 3ml d'une formule liquide donnée. Le carrelage et le liquide déposé à sa surface sont enfin placés durant 24 heures dans une hotte soufflante à flux laminaire, jusqu'à séchage complet et formation d'un film uniforme à la surface. Ce carrelage est ensuite suspendu verticalement au-dessus d'un Bêcher contenant 150 ml d'une solution aqueuse de chlorure de sodium concentré à 0,5M.
La surface couverte du film séché est ensuite aspergée d'eau à l'aide d'un vaporisateur. Chaque aspersion projette 1 ml d'eau sur la surface. Le liquide
tombant de la surface est récupéré dans le Bêcher, et l'on prélève 2,5ml dans le Bêcher après chaque aspersion.
On détermine la concentration en chlorure de benzyl dodécyl diméthyl ammonium en mesurant l'absorbance UV de la solution prélevée à 262, 5nm et en se référant à une courbe de calibration réalisée auparavant. Nous avons utilisé pour cette mesure un spectromètre Hitachi modèle U3410.
Cette concentration nous permet de calculer la quantité de chlorure de benzyl dodécyl diméthyl ammonium resté sur le carrelage malgré le rinçage. Nous avons pris en compte la variation de volume de liquide dans le Bêcher due à l'ajout d'eau vaporisée sur le carrelage et au prélèvement nécessaire pour effectuer la mesure. Les résultats sont rassemblés dans le tableau 2 ci-après donnant le pourcentage de chlorure de benzyl dodécyl diméthyl ammonium resté sur la surface du carrelage en fonction du nombre de rinçages.
Tableau 2
Pourcentage de chlorure de benzyl dodécyl diméthyl ammonium resté sur le carrelage en fonction du nombre de rinçages.
Formule A : 1 ,5 % en poids de chlorure de benzyl dodécyl diméthyl ammonium Formule B : 1 ,5 % en poids de chlorure de benzyl dodécyl diméthyl ammonium
5 % en poids d'isododécyl éther hexaoxyéthylene glycol
0,15 % en poids de guar anionique
Formule C : 1 ,5 % en poids de chlorure de benzyl dodécyl diméthyl ammonium
5 % en poids d'isododécyl éther hexaoxyéthylene glycol 0,15 % en poids de guar anionique
1% en poids de copolymère dibloc (copolymère à blocs alcool vinylique et acrylate de sodium décrit dans l'exemple 3)
Exemple 6 :
On utilise de nouveau le copolymère di-bloc décrit dans l'exemple 3 ci-dessus et comme agent cationique à effet biocide, on ajoute du GLOKILL PQ, qui est un polymère biocide d'aminé quaternaire positivement chargé à tous les pH, produit commercialisé par la société RHODIA. La structure des motifs récurrents de ce biocide polymère est la suivante :
n est un nombre entier dont la valeur confère au polymère une masse moléculaire en poids comprise entre 5 000 et 11 000.
Pour confirmer la formation d'agglomérats entre GLOKILL PQ et le copolymère di-bloc, une série d'échantillons dans lesquels la concentration de GLOKILL PQ est fixée et celle du copolymère varie sont préparées de la manière suivante: Tout d'abord on définit un paramètre z comme le rapport entre les charges positives de GLOKILL et les charges négatives de la partie anionique du copolymère. Une solution de GLOKILL PQ à 5,2 g/l a été mélangée avec la solution de copolymère de façon à obtenir un rapport de charge variant entre z=0 et z=2,5 et une concentration finale de 1 ,56g/L en GLOKILL PQ. La technique de diffusion de la lumière (dynamique) a été utilisée pour mesurer la taille en nanomètre (nm) des agglomérats formés par ces deux polymères. Les résultats présentés dans le tableau 3 ci-après donnent la taille des objets en fonction de z.
Tableau 3 :
Exemple 7:
On utilise à nouveau le copolymère di-bloc décrit dans l'exemple 3 et comme agent cationique à effet biocide , on ajoute du GLOKILL utilisé dans l'exemple 6 ci-dessus. La composition comporte également le tensioactif neutre et est préparée de la manière suivante:
A la solution de copolymère di-bloc, on ajoute le tensioactif non ionique décrit dans l'exemple 4 (RHODASURF DA639, un isododecyl éther hexaoxyéthylèneglycol ) et du GLOKILL afin d'obtenir une solution de 0,6% en poids en di-bloc, de 0,156 % en poids en GLOKILL et de 5% en tensioactif non ionique.
On obtient ainsi une solution détergente monophasique.