Sphère de Hansen obtenue pour les particules de TiO2
La formulation de suspensions de particules stables est d'un grand intérêt pour les universitaires et les industriels car elle leur permet d'améliorer les propriétés et la durée de vie de leurs produits. Globalement, le choix du milieu de stabilisation est le facteur clé pour éviter l'agglomération des particules avant d'ajouter des additifs (surfactants, polymères, etc.) qui sont, la plupart du temps, assez coûteux. L'approche de Hansen peut être adaptée pour décrire la stabilité des particules dans divers solvants en utilisant trois paramètres différents, δD, δP et δH, qui sont représentatifs des interactions entre la particule et le milieu de dispersion. Dans cette optique, chaque particule ou solvant peut être représenté par un point dans un espace 3D avec ces paramètres comme valeurs de coordonnées. La stabilité des particules est évaluée en tenant compte d'une gamme de solvants connus présentant une grande variation dans ces espaces 3D, suivie d'un classement des solvants testés en tant que bons ou mauvais milieux de stabilisation. La frontière entre les bons et les mauvais solvants permet de construire une sphère dont le centre correspond aux paramètres de Hansen de la particule. Si un autre solvant est situé à l'intérieur de la sphère, il peut être considéré comme un bon milieu de stabilisation. Inversement, un solvant situé à l'extérieur de la sphère devrait mal stabiliser la suspension. De cette manière, l'indice de stabilité TURBISCAN (TSI) est bien adapté pour évaluer chaque solvant en fonction de sa capacité à stabiliser les particules de TiO2, et donc pour construire la sphère de Hansen correspondante.
Sphère de Hansen obtenue pour les particules de TiO2
En utilisant la technologie TURBISCAN, il est facile de discriminer de manière précise les infimes variations de stabilité des solvants testés comme bons milieux de dispersion, ce qui est assez difficile par l'observation conventionnelle. Ces mesures précises permettent de générer une sphère Hansen, plus pertinente et restrictive que celles obtenues par la caractérisation visuelle des échantillons telle qu'elle est réalisée classiquement. Outre la prédiction d'autres solvants comme bons ou mauvais supports de stabilisation, une classification des propriétés de stabilisation des solvants peut également être prédite en considérant que plus la distance entre le solvant et le centre de la sphère est faible, plus la suspension devrait être stabilisée. De cette manière, l'augmentation de la stabilité de la suspension en utilisant un mélange de différents solvants peut également être déduite de la représentation de la sphère, comme le mélange Ethanol / DMSO. En effet, en raison des positions spécifiques de l'éthanol et du DMSO situées aux bords opposés de la sphère de TiO2 Hansen, il est assez facile de formuler un mélange de ces deux solvants, qui est beaucoup plus proche du centre de la sphère et qui fournit une meilleure stabilité de la suspension.
Amélioration de la stabilité de la suspension de TiO2 avec le mélange éthanol / DMSO par rapport aux autres solvants
Cette approche peut également être employée pour prévoir des solvants plus écologiques et moins chers afin d'optimiser la formulation des particules en ce qui concerne la teneur en additifs stabilisants coûteux ou l'évolution des exigences réglementaires relatives aux produits. Un autre domaine d'application pourrait être la stabilisation des boues de batteries pendant le stockage, pour lequel l'utilisation de ces additifs n'est pas pertinente par rapport à l'optimisation des propriétés stabilisantes du milieu de dispersion.
