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Polymérisation

Une technologie au service des formulateurs
Polymerization

Les polymères épaississants font partie des ingrédients les plus utilisés dans les formulations. En raison de leur capacité à gouverner le comportement rhéologique, ce sont des ingrédients essentiels pour contrôler les performances d'usage et assurer la perception positive des produits par leurs utilisateurs.

Chez Seppic, nous utilisons principalement deux technologies de polymérisation : la polymérisation en émulsion inverse et la polymérisation par précipitation.

Polymérisation en émulsion inverse

La polymérisation en émulsion inverse est une technologie de fabrication efficace pour produire des épaississants liquides de haute performance. Pré-neutralisés et prêts à l'emploi, ces polymères sont utilisables à froid au cours de la formulation des produits finaux.

La technologie de polymérisation en émulsion inverse

La technologie de polymérisation en émulsion inverse est un procédé de polymérisation par voie radicalaire qui consiste à polymériser des monomères éthyléniques et hydrophiles, solubles dans des gouttelettes d'eau, dispersées dans une phase huileuse et stabilisées par un système émulsionnant à faible HLB (balance hydro lipidique). 

Cette technologie conduit à la formation de polymères de poids moléculaire élevé présents dans des gouttelettes d’eau dispersées dans une émulsion eau dans huile. En fonction des propriétés ciblées, la structure du polymère peut être adaptée par le choix des monomères et du système  de réticulation.

La technologie de polymérisation en émulsion inverse

Un caractère multifonctionnel unique 

La morphologie intrinsèque du polymère résultant de ce procédé joue un rôle important sur ses propriétés finales et le rend unique dans son caractère multifonctionnel : lorsqu'il est introduit dans l'eau, le polymère donne naissance à des microgels parfaitement sphériques et de petites tailles, formant un  un réseau dense qui permet de combiner :

  • performance épaississante,
  • stabilisation efficace de phases huileuses à froid, 
  • texture non filante,
  • toucher non collant

Cette technologie permet par exemple d’obtenir des agents épaississants pour la formulation de gel-crèmes avec stabilisation d'une phase grasse sans apport de tensioactif. Les gel-crèmes ont l'avantage d'avoir une texture légère, plus adaptée à des climats chauds et humides ou à des peaux grasses.

Des bénéfices environnementaux

La polymérisation en émulsion inverse présente des bénéfices environnementaux :

  • Pas de nécessité de solvant, la phase huileuse fait partie du produit final et contribue aux propriétés de l'épaississant,
  • Aucune génération de déchets,
  • Procédé à basse température (inférieure à 100 °C) : la chaleur dégagée par la réaction de polymérisation permet de limiter la consommation d'énergie nécessaire à la production,
  • Des matières premières biosourcées pour les polymères : les phases huileuses et les tensioactifs utilisés dans le procédé contribuent au taux de carbone renouvelable. C’est le cas par exemple de Sepilife™ Nude contenant un alkane 100% biosourcé.

Des polymères liquides ou poudre faciles à utiliser

Les polymères en émulsion inverse mis au point par Seppic, tels que Sepiplus™ 400, Sepilife™ Nude et Sepineo™ P600, sont des ingrédients faciles à utiliser par les fabricants de produits finaux :

  • Pas besoin de neutralisation : les polymères sont pré-neutralisés au cours du procédé de synthèse.
  • Pas besoin d'addition de tensioactifs : la composition de latex inverse est ajustée pour obtenir une inversion de phase spontanée lorsqu'elle est ajoutée dans l'eau, ce qui permet d'obtenir une émulsion de type huile-dans-eau.
  • Pas besoin de cisaillement élevé au cours de la formulation : après l'inversion de phase, les chaînes de polymères sont déployées dans la phase aqueuse, grâce aux répulsions électrostatiques entre les groupes anioniques.

Une étape de séchage additionnelle permet d’obtenir des polymères sous forme de poudre, tel que  Sepinov™ EMT10 et Sepineo™ Derm pour les applications topiques en cosmétique et dermopharmacie. Ce procédé en deux étapes permet au polymère poudre de conserver tous les avantages des polymères en émulsion inverse, la facilité de dispersion dans l’eau comme le caractère multifonctionnel. 

Polymérisation par précipitation

La polymérisation par voie précipitante permet d'atteindre de nouvelles performances. Cette technologie exige un fort niveau de maîtrise du procédé et de la transposition industrielle. Ce type de polymère est par exemple produit par Seppic dans son usine Polykon Manufacturing à Richmond, (Virginie, Etats-Unis).

La technologie de polymérisation par précipitation

La polymérisation radicalaire par précipitation est un procédé permettant la synthèse de polyélectrolytes de haute masse molaire, réticulés, présentant un haut niveau de performance, en particulier des propriétés épaississantes et texturantes une fois dispersés dans l'eau. C'est le procédé d'obtention des polymères Sepimax™ Zen et Sepineo™ PHD 100 pour les produits topiques en cosmétique et en dermopharmacie, ou Solagum™ EL X pour des applications industrielles, telles qu’en détergence ou construction. Les polyélectrolytes sont obtenus à partir de monomères issus de ressources fossiles. 

La technologie de polymérisation par précipitation

Des polymères amphiphiles et prêts-à-l'emploi

Grâce à la polymérisation par précipitation, il est possible d’obtenir des polymères amphiphiles avec des propriétés de stabilité des gels formés aux électrolytes améliorées, ce que l'on appelle "l'effet châssis" : la viscosité du gel fabriqué à partir de ces polymères reste stable lors de l'ajout de sels. Cela permet aux formulateurs de maintenir la texture stable malgré l'ajout des électrolytes dans sa formule et de ne pas avoir à ajuster sans cesse la viscosité.

Les gels de polymères sont stables sur une large gamme de pH, les rendant ainsi très versatiles, utilisables dans différents types de formulations. Il est possible de former des gels avec un seuil d'écoulement et donc des propriétés suspensives intéressantes (suspension de pigments, charges, paillettes, bulles d'air,....). 

Comme les polymère par émulsion inverse, les polymères issus de la polymérisation par voie précipitante sont des polymères prêts à l'emploi qui ne nécessitent pas d'étape de neutralisation par le formulateur, et contribuent à la réduction de la dépense énergétique en étant formulables à froid, sous faible cisaillement.

Des polymères purs

Les polymères obtenus par polymérisation par précipitation peuvent être quasiment purs (>90% de matière active et exempts d’huile), ce qui permet la formulation de gels transparents apportant à l’utilisateur du produit une perception de pureté, ce qui a un impact sur son ressenti et son expérience sensorielle.

La recherche au service de la naturalité et de l’environnement 

Les technologies de polymérisation continuent d’évoluer, tout comme les attentes des utilisateurs des produits. Chez Seppic, notre objectif est de développer des modificateurs de rhéologie avec des composantes environnementale et naturalité toujours plus fortes, tout en maintenant des performances exceptionnelles. Seppic progresse dans son programme de recherche sur les polymères autour des matières premières biosourcées, de la biodégradabilité, des biotechnologies et des procédés toujours plus respectueux de l’environnement.