Formulation des dispersions

Les dispersions solide/liquide sont des systèmes formés d’un liquide dans lequel sont immergées des petites particules solides. Typiquement, la phase continue liquide est une phase aqueuse ou une huile ; les particules solides sont constituées d’oxydes métalliques ou de polymères organiques. Des exemples typiques sont les peintures et toutes les pâtes colorées utilisées pour faire des revêtements, certains matériaux de structure (ciments, élastomères renforcés) et un bon nombre de produits pharmaceutiques ou cosmétiques.

La plupart des dispersions sont utilisées comme intermédiaires de fabrication : on fabrique une dispersion qui est dans un état liquide, on l’applique par étalement, extrusion ou injection, et on fait une transformation physique (évaporation) ou chimique (réaction) pour faire passer le film ou le matériau à l’état solide. D’autres sont utilisées telles quelles, comme vecteurs de molécules actives (en pharmacie ou dans les produits de soins corporels), ou comme agents de capture de molécules cibles (dans les tests de diagnostic médical).

Pour le formulateur, les dispersions posent deux types de problèmes. Tout d’abord, ce ne sont jamais des systèmes stables, au sens de la thermodynamique. En effet, les particules solides sont séparées de la phase continue liquide par des interfaces, qui augmentent l’énergie libre de la dispersion par rapport à un système dans lequel tout le solide serait rassemblé en un seul domaine homogène. Il y a donc plusieurs évolutions possibles, par agrégation, mûrissement ou coalescence, que le formulateur doit maîtriser. Ensuite, les dispersions ont des propriétés originales, qui différent des propriétés des phases constituantes. Ces propriétés sont des propriétés mécaniques (écoulement de la dispersion lorsqu’elle est à l’état fluide, résistance mécanique lorsqu’elle est à l’état solide), des propriétés optiques (transparence ou opacité, réflectance ou diffusion de lumière), et des propriétés physico-chimiques (mouillage, adsorption ou adhésion, libération ou capture d’actifs).

Le formulateur doit assurer, par son action sur les compositions de la phase dispersée et de la phase continue, que les propriétés d’usage de la dispersion justifient les efforts qu’on a déployés pour la fabriquer.