Compréhension des phénomènes physicochimiques régissant l’adhésion et la formulation de vernis à ongles à base de résines biosourcées : approches in silico et in vitro
(Understanding the physicochemical phenomena governing adhesion and formulation of nail polishes based on biosourced resins: in silico and in vitro approaches)

Thèse confidentielle jusqu'au 31/03/2024.
URL d'accès : http://ori-nuxeo.univ-lille1.fr/nuxeo/site/esupver...

Auteur(s):  Laubé, Florian
Date de soutenance : 17/05/2019
Éditeur(s) : Université Lille1 - Sciences et Technologies 

Langue : Français
Directeur(s) de thèse :  Nardello-Rataj, Véronique
Laboratoire : Unité de catalyse et chimie du solide (UCCS)
Ecole doctorale : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Villeneuve d'Ascq)

Classification : Génie chimique, technologies alimentaires
Discipline : Chimie organique, minérale, industrielle
Mots-clés : COSMO-RS
Vernis à ongles -- Composition -- Aspect environnemental
Résines alkydes -- Propriétés physico-chimiques -- Solubilité
Polymères biosourcés -- Propriétés physico-chimiques
Formulation (génie chimique)
Adhésion (physique)

Résumé : En plein essor, le marché des vernis à ongles représente plusieurs milliards de flacons vendus chaque année à travers le monde. Malgré un durcissement de la réglementation au cours des vingt dernières années, la composition des vernis reste problématique d’un point de vue environnemental. L’agent filmogène secondaire, ou résine, qui permet d’apporter le supplément d’adhésion, de brillance et de stabilité faisant défaut à la nitrocellulose, est le principal obstacle à l’obtention d’un vernis 100 % biosourcé. Dans ce contexte, nous nous sommes attachés à comprendre la physicochimie de ces systèmes complexes, en vue d'orienter la conception de nouvelles résines biosourcées compatibles par l'établissement de relations structures-propriétés. En premier lieu, des caractérisations physicochimiques complètes (état de surface, composition, perméabilité) ont été menées sur l’ongle et deux modèles semi-synthétiques. Un test d’adhésion a été mis au point afin d’évaluer l’adhérence de formulations sur ces substrats. La corrélation des résultats a permis d’identifier le meilleur modèle de l’ongle natif et mis en évidence les mécanismes d’adhésion vernis-ongle. Parallèlement, les résines benchmarks ont été caractérisées afin de définir un cahier des charges précis. L’adaptation d’outils de prédiction aux polymères a permis de relier des modifications structurales à la solubilité et a été validée à l’aide d’oligoesters modèles synthétisés. L’impact de certains motifs structuraux sur la brillance ou la dureté des résines a été mis en évidence et les relations structures-propriétés identifiées ont été confirmées via l'évaluation des performances de nouvelles résines polyesters biosourcées.


Résumé (anglais) : Several billion nail polishes are sold every year throughout the world, and the market is still fast-growing. Despite a tightening of regulations over the past twenty years, the composition of varnishes remains problematic from an environmental point of view. The main obstacle to reach a 100% bio-based varnish is the secondary film-forming agent, or resin, which provides the additional adhesion, the gloss and the stability that nitrocellulose lacks. In this context, we have focused on understanding the physicochemistry of these complex systems in order to assist the design of new compatible biosourced resins through the establishment of structures-properties relationships. First, complete physicochemical characterizations (surface aspect and surface energy, composition, permeability) were carried out on native nails and two semi-synthetic models. An adhesion test was developed to evaluate the adhesion of formulations onto substrates. Correlated to physicochemical characterizations, these results allowed to identify the best model of the native nail and highlighted the adhesion mechanisms at the varnish-nail interface. In parallel, the "benchmarks" resins were characterized in order to define precise specifications according to their application performances. Thanks to the adaptation of prediction tools to polymers, we managed to link structural modifications to solubility and was validated using synthesized model oligoesters. The impact of some structural features on the gloss or the hardness of resins has been highlighted and the identified structures-properties relationships were confirmed through the evaluation of the performances of new bio-based polyester resins.


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