Robust Phase Behavior of Model Transient networks

In order to study the viscoelastic properties of certain complex fluids which are described in terms of a multiconnected transient network we have developed a convenient model system composed of microemulsion droplets linked by telechelic polymers. The phase behavior of such systems has two characteristic features: a large monophasic region which consists of two sub-regions (a fluid sol phase and a viscoelastic gel phase) separated by a percolation line and a two phase region at low volume fraction with separation into a dilute sol phase and a concentrated gel phase. From the plausible origin of these features we expect them to be very similar in different systems. We describe here the phase behavior of four different systems we prepared in order to vary the time scale of the dynamical response of the transient network; they consist of the combination of two oil(decane) in water microemulsions differing by the stabilizing surfactant monolayer (Cetyl pyridinium chloride/octanol or TX100/TX35) and of two telechelic polymers which are end-grafted poly (ethylene oxide) chains, differing by the end-grafted hydrophobic aliphatic chains (C12H25 or C18H37).Comment: April 9 200

Application des techniques de diffusion de la lumière des rayons x et des neutrons à l'étude des systèmes colloïdaux. Deuxième partie : étude des différents systèmes : polymères en solution à l'état solide, solutions micellaires, systèmes fractals Application of Light, X-Ray and Neutron Diffusion Techniques to the Study of Colloidal Systems. Part Two: Research on Different Systems: Polymers in Solution in the Solid State, Micellar Solutions, Fractals Systems

Cet article fait suite à la première partie (Revue Inst. Franç. du Pétrole, vol. 45, n°6, novembre-décembre 1990) concernant l'application des techniques de diffusion de la lumière, des rayons X et des neutrons à l'étude des systèmes colloïdaux et plus précisément à la présentation théorique des trois méthodes. L'objet de cette deuxième partie est la présentation non exhaustive de quelques domaines d'applications. Nous nous attacherons tout particulièrement à présenter les potentialités des méthodes pour la caractérisation de systèmes colloïdaux ou divisés rencontrés dans de nombreuses branches d'activité de l'industrie pétrolière. Nous aborderons dans une première partie les solutions polymériques et colloïdales. En particulier nous nous attarderons sur l'importance des techniques de diffusion pour la caractérisation des polymères en solution et des solutions micellaires. Nous verrons également quelles informations la diffusion centrale peut apporter sur la macrostructure des polymères cristallisés ou amorphes à l'état solide. De nombreux systèmes présentent une structure de type fractal ; après présentation de quelques exemples, nous montrerons que les méthodes de diffusion peuvent apporter certaines informations sur ces matériaux, notamment la dimension fractale. <br> This article is the second one (the first one was published in Revue de l'Institut Français du Pétrole No. 6, NovemberDecember 1990) concerning the application of techniques of light scattering, X rays and neutrons to the analysis of colloidal systems and more specifically to the theoretical description of the three methods. The aim of this second part is to make a nonexhaustive description of several fields of applications. A special effort is made to describe the potential of these methods for characterizing colloidal or divided systems encountered in a great many activities involving the petroleum industry. The first part of this article takes up polymer and colloidal solutions. Particular attention is paid to the importance of scattering techniques for characterizing polymers in solution and micellar solutions. A look is also taken at the information that central scattering can provide on the macrostructure of crystallized or amorphous polymers in a solid state. Many systems have a structure of the fractal type. After describing several examples, the article demonstrates that scattering methods can provide some information about materials, and especially about the fractal dimension

Applications des techniques de diffusion de la lumière, des rayons X et des neutrons a l'étude des systèmes colloïdaux. Troisième partie : caractérisation des microémulsions et des composés solides. Étude de différents systèmes d'intérêt industriel Application of Light, X-Ray and Neutron Diffusion Techniques to the Study of Colloidal Systems. Part Three: Microemulsions, Solid Materials, Liquids and Miscellaneous Systems with Industrial Uses

Cette troisième partie clôt une revue bibliographique concernant la caractérisation des systèmes colloïdaux par les techniques de diffusion (lumière, rayons X, neutrons) (Rev. Inst. Franç. du Pétrole, Vol. 45, No 6, novembre-décembre 1990). Nous poursuivrons cette présentation en nous intéressant aux microémulsions. Après la présentation des informations que l'on peut obtenir sur les systèmes polymériques, les solutions micellaires ou les systèmes fractals, qui ont fait l'objet de multiples travaux, nous reviendrons sur les applications plus restreintes à des systèmes colloïdaux parfois moins bien définis et d'origine industrielle, telles les fractions lourdes des pétroles, les asphaltènes ou encore les additifs de lubrification. Les possibilités de la diffusion des rayons X et des neutrons à l'étude de matériaux solides seront présentées à travers la caractérisation des solides poreux et en particulier des catalyseurs. Nous terminerons cette présentation par les liquides purs ou les mélanges; les techniques de diffusion ont contribué fortement à la description des structures des phases liquides. <br> This article is the second one (the first one was published in Revue de l'Institut Français du Pétrole No. 6, November-December 1990) concerning the application of techniques of light scattering, X rays and neutrons to the analysis of colloidal systems and more specifically to the theoretical description of the three methods. The aim of this second part is to make a nonexhaustive description of several fields of applications. A special effort is made to describe the potential of these methods for characterizing colloidal or divided systems encountered in a great many activities involving the petroleum industry. The first part of this article takes up polymer and colloidal solutions. Particular attention is paid to the importance of scattering techniques for characterizing polymers in solution and micellar solutions. A look is also taken at the information that central scattering can provide on the macrostructure of crystallized or amorphous polymers in a solid state. Many systems have a structure of the fractal type. After describing several examples, the article demonstrates that scattering methods can provide some information about materials, and especially about the fractal dimension

Application des techniques de diffusion de la lumière des rayons X et des neutrons à l'étude des systèmes colloïdaux. Première partie : Présentation théorique des trois techniques

Les techniques de diffusion, des rayons X, des neutrons et de la lumière, jouent un rôle très important pour la compréhension des milieux colloïdaux. Peu d'articles de la littérature s'attachent à présenter conjointement les trois méthodes. Nous avons, dans la première partie de cet article, détaillé les principes théoriques en insistent tout particulièrement sur les spécificités de chacune. Après les rappels concernant la diffusion par les systèmes dilués, nous nous sommes intéressés aux systèmes concentrés pour lesquels les entités diffusantes sont en interaction. Les milieux dispersés montrent souvent une certaine polydispersité que l'on cherche à mesurer; les techniques de diffusion permettent cette mesure. Nous terminerons cette revue par une description des appareillages utilisés. La deuxième partie de cet article concernera une large illustration des possibilités de ces méthodes d'analyse à l'étude des systèmes colloïdaux, sur la base de travaux effectués à I'IFP (Institut Français du Pétrole) ou dans de nombreux laboratoires de recherche extérieurs

Physicochemical Characterization of Petroleum Fractions: the State of the Art

High-boiling-point petroleum fractions (350°C+) are known to be enriched in the most polar compounds such as resins and asphaltenes. Asphaltenes contain molecules of variable aromaticity with different contents of heteroatoms, metals and functional groups. An asphaltene fraction is a complex mixture of polydispersed molecules in terms of size and chemical composition. Such structures cannot be represented by only one model molecule. Several models have been proposed in the literature to describe these structures (continental and archipelago types). Due to this high polydispersity, specific properties such as aggregation are observed. Detailed characterization of such highly complex products is difficult and the choice of analytical techniques that can be used is quite limited. Average structural information has been obtained, but it cannot be representative of all chemical and structural variety that such matrices may contain. The aggregation state of asphaltene macromolecules strongly depends on the experimental conditions (concentration, temperature and solvent). Significant variations in measurement may be induced if the operating conditions used are not similar. The techniques being based on different theories and being run in different experimental conditions are consequently not equivalent. The asphaltenic structures are not measured in the same aggregation state. Heavy product characterizations can be divided into two types: the chemical and colloidal characterizations. The first one gives information on both chemical composition and main functional groups as well as the structural state of metals and heteroatoms in macromolecules. Numerous techniques are used such as high-performance liquid chromatography (HPLC), pyrolysis coupled with gas chromatography and mass spectrometry (PyGC-MS), 13C nuclear magnetic resonance (NMR), and spectroscopic techniques (IR, XPS, EXAFS and XANES). Colloidal characterization consists of the investigation of the dispersion of heavy fractions (asphaltenes and resins) as macromolecules in a good solvent or in their natural medium (maltenes). The main parameters that can define the colloidal structure are the molecular weight and the mass or size polydispersity of aggregates. Various techniques may be employed, such as mass spectrometry, scattering techniques (small-angle X-ray and neutron scattering), pulsed-field gradient nuclear magnetic resonance (PFG-1H NMR), as well as different separation methods (ultracentrifugation, solvent separation and size-exclusion chromatography). As a preliminary step, fractionations have to be carried out in order to simplify these matrices, too complex to be directly characterized

Caractérisation structurale de l'adsorption des isomères para- et meta- du xylène dans la zéolithe de type faujasite BaX

La séparation du para-xylène des isomères aromatiques en C8 est réalisée industriellement grâce à l'adsorption sur tamis moléculaire zéolithique. Une amélioration des propriétés de séparation des tamis, et en particulier de leur sélectivité, nécessite, entre autres, une bonne connaissance des interactions entre les molécules d'adsorbat et la structure zéolithique. Pour ce faire, nous avons fait appel à deux techniques de caractérisation physico-chimique : la diffraction des neutrons et la spectroscopie infrarouge. Nous avons étudié une zéolithe BaX de type faujasite sur laquelle nous avons adsorbé, à l'état de corps purs, les isomères para- et méta- du xylène. Cette zéolithe est connue industriellement pour ses propriétés sélectives performantes pour le paraxylène. Les analyses ont été réalisées en considérant tout d'abord un faible taux de remplissage, voisin d'une molécule par supercage de zéolithe, et ensuite à saturation où la zéolithe contient sensiblement trois molécules par supercage. La diffraction des neutrons permet, à basse température, de localiser les molécules dans la zéolithe et de préciser leur interaction avec le cation Ba²+. La spectroscopie infrarouge permet une étude des caractéristiques vibrationnelles de l'adsorbat en fonction du taux de recouvrement. Une synthèse des résultats obtenus à l'aide de ces deux méthodes d'investigation nous a permis de dégager un modèle de remplissage des supercages pour les deux isomères considérés. Ainsi, des différences significatives sont mises en évidence. En ce qui concerne le para-xylène, pour un taux de remplissage inférieur à deux molécules par supercage, les molécules de para-xylène viennent se positionner au voisinage des cations en site SII de la supercage. La troisième molécule de para-xylène introduite dans la zéolithe n'est pas en interaction avec un cation Ba²+ et sera localisée dans un nouveau site F. Pour les molécules de méta-xylène, quel que soit le taux de remplissage, les sites occupés sont à proximité des cations (sites SII); lorsque la troisième molécule est introduite, un réarrangement moléculaire est observé