Change of amphiphilic association structures during evaporation from emulsions in surfactant-fragrance-water systems

Synopsis The phase diagrams of a nonionic surfactant (Laureth 4), water, and three different fragrance compounds, limonene, phenethyl alcohol and benzaldehyde, were compared. The location of the fragrance molecules in the lamellar liquid crystals (LLC) was investigated using the small‐angle X‐ray diffraction. The evaporation processes of the fragrance emulsions, consisting of 80 wt.% water, 15 wt.% fragrance and 5 wt.% surfactant, were followed both experimentally through an optical microscope, and theoretically through calculation based on the knowledge of the vapour pressure of the fragrance along the demixing line of the water‐in‐oil microemulsion (L 2 ) phase boundary. Evaporation of the phenethyl alcohol emulsion led the system directly into the L 2 phase region, with very little phenethyl alcohol evaporated in 20 min. For the limonene system, during evaporation the system experienced several multi‐phase regions, then reached the water‐surfactant axis, and finally went into the L 2 phase region. By contrast to phenethyl alcohol, limonene evaporated completely within 10 min. Benzaldehyde emulsion went through structural changes similar to those of limonene, while the fragrance evaporated continuously until completion in 20 min. Résumé On a comparé les diagrammes de phase d’un tensioactif non ionique (Laureth 4), de l’eau, et de trois composés parfumés différents, le limonène, l’alcool phénéthylique et le benzaldéhyde. La présence et la localisation des molécules de parfum dans les cristaux liquides lamellaires (LLC) ont étéétudiées par diffraction rayons X à angle faible. Les processus d’évaporation des émulsions parfumées, constituées de 80 % en poids d’eau, de 15 % en poids de parfum et de 5 % en poids de tensioactif, ont été suivis expérimentalement avec un microscope optique, et par le calcul théorique basé sur la connaissance de la tension de vapeur du parfum le long de la ligne de décantation de la frontière de la phase de microémulsion eau dans huile (L 2 ). L’évaporation de l’émulsion d’alcool phénéthylique conduit le système directement dans la zone de phase L 2 , avec très peu d’alcool phénéthylique évaporé en 20 min. Pour le système au limonène, durant l’évaporation le système présente plusieurs zones multiphases, puis atteint l’axe eau‐tensioactif, et finalement arrive dans la zone de phase L 2 . Contrairement à l’alcool phénéthylique, le limonène est complètement évaporé en 10 min. L’émulsion de benzaldéhyde passe par des changements de structure similaires à ceux du limonène, tandis que le parfum s’évapore en continu jusqu’à achèvement en 20 min.