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Le monostéarate d'aluminium (également orthographié monostéarate d'aluminium) est un sel d'aluminium dibasique de l'acide stéarique largement utilisé comme agent épaississant, agent gélifiant/structurant, opacifiant et additif anti-agglomérant dans les produits pharmaceutiques, les cosmétiques, les matériaux en contact avec les aliments, les revêtements et les formulations industrielles.
Cette revue consolide les propriétés physico-chimiques, les voies de synthèse et de fabrication, les méthodes analytiques, les spécifications des matériaux, les applications dans différentes industries, le comportement de la formulation (rhéologie et mécanismes de formation de gel), les interactions avec les ingrédients actifs et les excipients, les profils réglementaires et de sécurité, le devenir environnemental, le contrôle de la qualité et les avancées récentes en matière de recherche et de dérivés fonctionnels.
Numéro CAS : 7047-84-9
Synonymes principaux : Monostéarate d'aluminium ; dihydroxy(stéaroyloxy)aluminium ; stéarate de dihydroxyaluminium ; stéarate d'aluminium dibasique ; dihydrate d'octadécanoyloxyaluminium ; stéarate de dihydroxyde d'aluminium ; sel de dihydroxyde d'aluminium de l'acide stéarique
Introduction et contexte historique
Le monostéarate d'aluminium est un savon métallique, un sel organométallique produit par la réaction entre l'acide stéarique (acide octadécanoïque) et les sels d'aluminium ou l'hydroxyde d'aluminium.
Les savons métalliques tels que les stéarates d'aluminium, de calcium, de zinc et de magnésium sont connus depuis le début du XXe siècle et ont été industrialisés pour des utilisations allant des agents lubrifiants/liants aux modificateurs de rhéologie.
Le monostéarate d'aluminium, en tant que sel d'aluminium dibasique de l'acide stéarique, a été utilisé notamment lorsqu'une combinaison d'épaississement léger, d'opacification et de gélification est requise (par exemple, la gélification anhydre des huiles et la création de bases de crèmes/onguents).
Historiquement, son adoption dans les formulations pharmaceutiques et cosmétiques découle de sa capacité à produire des gels huileux stables et des systèmes semi-solides présentant une réactivité minimale envers de nombreux principes actifs.
Identité chimique, synonymes et nomenclature
Nom systématique (type IUPAC) : Dihydroxy(stéaroyloxy)aluminium
Noms communs : Monostéarate d’aluminium ; stéarate d’aluminium dibasique ; stéarate de dihydroxyaluminium ; dihydroxy(octadécanoato-O-)aluminium
Numéro d'enregistrement CAS : 7047-84-9
CE / EINECS : 230-325-5
Autres identifiants : PubChem CID et divers identifiants MDL/UNII utilisés dans les bases de données réglementaires et commerciales.
Remarque : le terme « stéarate d'aluminium » peut désigner de manière générique un mélange de mono-, di- et tristéarates ; les fabricants spécifient souvent « monostéarate » ou utilisent des grades d'analyse (par exemple, une teneur en Al d'environ 75 %) dans les spécifications techniques.
Structure, propriétés moléculaires et caractéristiques physiques
Structure moléculaire
Le monostéarate d'aluminium est généralement décrit comme Al(OH)₂(OCOC₁₇H₃₅) (un sel d'aluminium dibasique où deux groupes hydroxyle restent coordonnés au centre d'aluminium et un ligand stéarate est lié par l'oxygène carboxylate).
En réalité, les échantillons commerciaux sont souvent des mélanges complexes, avec des degrés d'hydratation et de distribution variables entre les espèces de carboxylates métalliques mono-, di- et polymères.
La longue chaîne hydrocarbonée du stéarate confère à la molécule des propriétés amphiphiles qui favorisent l'auto-assemblage dans des milieux non polaires et la création de réseaux tridimensionnels via des ponts métal-oxygène et des liaisons hydrogène.
Propriétés physiques (typiques, dépendantes de la qualité)
Aspect : poudre ou granulés cireux blancs à blanc cassé
Odeur : légère odeur grasse
Point de fusion / plage de ramollissement : peu définie (ramollissement dû à la cristallinité à longue chaîne) ; se comporte davantage comme un solide cireux
Solubilité : pratiquement insoluble dans l’eau ; soluble ou dispersible dans les alcools à longue chaîne et les huiles ; comportement de gonflement/gélification dans les huiles minérales/végétales en fonction de la concentration et du traitement.
Densité : généralement ~0,9–1,1 g·cm⁻³ selon la teneur et la porosité
pH : non directement applicable aux systèmes non aqueux ; les suspensions aqueuses sont alcalines à neutres selon les impuretés.
Poids moléculaire et formule
Poids moléculaire rapporté ~344,47 g·mol⁻¹ pour la formule monomère ; les matériaux commerciaux sont des mélanges, donc le poids moléculaire formel est une approximation.
Méthodes de synthèse et de fabrication
Le monostéarate d'aluminium peut être préparé par plusieurs procédés industriels :
Neutralisation directe de l'acide stéarique avec des alcoolates d'aluminium ou des alcoolates d'aluminium.
L'hydrolyse contrôlée de l'isopropoxyde d'aluminium en présence d'acide stéarique donne le stéarate dibasique souhaité avec libération de l'alcool comme sous-produit.
Réaction de l'acide stéarique avec l'hydroxyde d'aluminium ou l'oxyde d'aluminium à température élevée.
Cette réaction solide-solide ou solide-liquide forme des carboxylates d'aluminium avec élimination de l'eau ; les conditions de réaction (température, stœchiométrie, cisaillement mécanique) contrôlent le rapport des espèces mono- à di- et tristéarate.
Métathèse utilisant du stéarate de sodium et des sels d'aluminium (par exemple, AlCl₃) suivie d'un lavage pour éliminer les sels.
Ce procédé aqueux permet d'obtenir des stéarates d'aluminium insolubles qui sont ensuite filtrés, lavés et séchés.
Il est parfois utilisé pour des qualités spéciales, mais il génère des sels inorganiques stœchiométriques qui doivent être éliminés.
Procédés à base de solvant ou de fusion où l'acide stéarique est chauffé avec un réactif à base d'aluminium jusqu'à la formation du sel organométallique et l'élimination des sous-produits volatils.
Les principaux paramètres du procédé comprennent la stœchiométrie (un excès d'acide stéarique favorise les mono-espèces), la température (des températures plus élevées favorisent la conversion et une réaction plus rapide), la teneur en eau (qui influe sur l'hydratation et la teneur en hydroxyle) et le cisaillement mécanique (qui influe sur la taille des particules et le comportement de dispersion).
De nombreux producteurs commerciaux contrôlent ces variables pour respecter les spécifications de la NF (National Formulary) ou d'autres normes pharmacopéiques.
Pureté, qualités et spécifications commerciales
Les qualités commerciales varient selon l'usage prévu : qualité pharmaceutique/NF, qualité cosmétique, qualité technique et qualité industrielle. Les spécifications typiques peuvent inclure :
Dosage (teneur en Al) ou teneur en stéarate — par exemple, « ~75 % (Al) » indique la base de teneur en aluminium utilisée par certains fournisseurs pour les matériaux techniques.
Teneur en humidité — contrôlée afin de réduire la variabilité du comportement de gélification.
Indice d'acide / acide stéarique libre — limites supérieures pour l'acide gras libre afin de garantir des performances constantes.
La distribution granulométrique influence la vitesse de formation du gel et la rhéologie finale.
Résidus/sels inorganiques — les résidus de chlorure et de sodium doivent être contrôlés pour les qualités pharmaceutiques ou destinées au contact alimentaire.
Les monographies pharmacopéiques pour les stéarates d'aluminium peuvent exister indirectement par le biais de monographies d'excipients ou de déclarations de fournisseurs (les fabricants fournissent parfois des certificats d'analyse confirmant la conformité aux normes NF ou autres).
Méthodes analytiques et techniques de caractérisation
Compte tenu de la complexité des carboxylates d'aluminium, plusieurs techniques complémentaires sont utilisées :
Spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) : identifie les modes de liaison des carboxylates (monodentate vs bidentate) via les déplacements d'étirement CO ; les bandes hydroxyle indiquent l'eau liée ou les groupes Al–OH.
RMN à l'état solide (27Al, 13C CP/MAS) : fournit des informations sur l'environnement de coordination de l'aluminium (octaédrique vs tétraédrique) et les environnements carbonyle/carboxylate des chaînes de stéarate.
Diffraction des rayons X (DRX) : phases cristallines et empilement de chaînes longues ; de nombreux échantillons commerciaux sont partiellement amorphes/cireux mais présentent un empilement lamellaire ou stratifié dans certaines qualités.
Analyse thermogravimétrique (ATG) / Calorimétrie différentielle à balayage (DSC) : teneur en humidité, profils de décomposition et transitions de fusion/ramollissement.
Analyse élémentaire / ICP-OES ou ICP-MS : teneur en aluminium et détection des impuretés inorganiques (Cl, Na, métaux lourds).
Chromatographie en phase gazeuse (GC) ou HPLC après dérivatisation : pour l'acide stéarique libre résiduel et les impuretés organiques de faible poids moléculaire.
Analyse de la surface spécifique et de la taille des particules (diffraction laser, BET) : cruciale pour le comportement de dispersion.
Titrages de saponification et d'indice d'acide : pour le contrôle qualité de routine de la teneur en acides gras libres.
INFORMATIONS DE SÉCURITÉ CONCERNANT LE MONOSTÉRARATE D'ALUMINIUM
Mesures de premiers secours :
Description des mesures de premiers secours :
Conseils généraux :
Consultez un médecin.
Présentez cette fiche de données de sécurité au médecin traitant.
Éloignez-vous de la zone dangereuse :
En cas d'inhalation :
En cas d’inhalation, déplacer la personne à l’air frais.
En cas de non-respiration, pratiquer la respiration artificielle.
Consultez un médecin.
En cas de contact avec la peau :
Retirez immédiatement les vêtements et les chaussures contaminés.
Laver avec du savon et beaucoup d'eau.
Consultez un médecin.
En cas de contact visuel :
Rincer abondamment à l'eau pendant au moins 15 minutes et consulter un médecin.
Continuez à rincer les yeux pendant le transport à l'hôpital.
En cas d'ingestion :
NE PAS provoquer de vomissements.
Ne jamais rien administrer par voie orale à une personne inconsciente.
Rincer la bouche avec de l'eau.
Consultez un médecin.
Mesures de lutte contre l'incendie :
Moyens d'extinction :
Moyens d'extinction appropriés :
Utiliser de l’eau pulvérisée, de la mousse résistante à l’alcool, un produit chimique sec ou du dioxyde de carbone.
Risques particuliers liés à la substance ou au mélange
Oxydes de carbone, oxydes d'azote (NOx), chlorure d'hydrogène gazeux
Conseils aux pompiers :
Portez un appareil respiratoire autonome pour lutter contre l'incendie si nécessaire.
Mesures en cas de rejet accidentel :
Précautions individuelles, équipement de protection et procédures d'urgence
Utiliser un équipement de protection individuelle.
Évitez de respirer les vapeurs, les brouillards ou les gaz.
Évacuez le personnel vers des zones sûres.
Précautions environnementales :
Empêcher toute fuite ou tout déversement supplémentaire si cela peut être fait en toute sécurité.
Ne pas laisser le produit pénétrer dans les égouts.
Il faut éviter tout rejet dans l’environnement.
Méthodes et matériaux de confinement et de nettoyage :
Absorber avec un matériau absorbant inerte et éliminer comme déchet dangereux.
Conserver dans des récipients appropriés et fermés pour l'élimination.
Manutention et stockage :
Précautions à prendre pour une manipulation sans danger :
Évitez d'inhaler les vapeurs ou les brouillards.
Conditions de stockage sûr, y compris les éventuelles incompatibilités :
Conserver le récipient bien fermé dans un endroit sec et bien aéré.
Les récipients ouverts doivent être soigneusement refermés et maintenus en position verticale pour éviter les fuites.
Classe de stockage (TRGS 510) : 8A : matières dangereuses combustibles et corrosives
Contrôle de l’exposition/protection individuelle :
Paramètres de contrôle :
Composants avec paramètres de contrôle du lieu de travail
Ne contient aucune substance soumise à des valeurs limites d'exposition professionnelle.
Contrôles d'exposition :
Contrôles techniques appropriés :
Manipuler conformément aux bonnes pratiques d’hygiène industrielle et de sécurité.
Lavez-vous les mains avant les pauses et à la fin de la journée de travail.
Équipement de protection individuelle :
Protection des yeux/du visage :
Lunettes de sécurité bien ajustées.
Écran facial (8 pouces minimum).
Utilisez un équipement de protection oculaire testé et approuvé selon les normes gouvernementales appropriées telles que NIOSH (États-Unis) ou EN 166 (UE).
Protection de la peau :
Manipuler avec des gants.
Les gants doivent être inspectés avant utilisation.
Utilisez des gants appropriés
technique de retrait (sans toucher la surface extérieure du gant) pour éviter tout contact de la peau avec ce produit.
Éliminer les gants contaminés après usage conformément aux lois applicables et aux bonnes pratiques de laboratoire.
Se laver et se sécher les mains.
Contact complet:
Matériau : caoutchouc nitrile
Épaisseur minimale de la couche : 0,11 mm
Temps de percée : 480 min
Matériau testé : Dermatril (KCL 740 / Aldrich Z677272, Taille M)
contact avec les éclaboussures
Matériau : caoutchouc nitrile
Épaisseur minimale de la couche : 0,11 mm
Temps de percée : 480 min
Matériau testé : Dermatril (KCL 740 / Aldrich Z677272, Taille M)
Cela ne doit pas être interprété comme une approbation pour un scénario d'utilisation spécifique.
Protection corporelle :
Combinaison complète de protection contre les produits chimiques. Le type d'équipement de protection doit être choisi en fonction de la concentration et de la quantité de substance dangereuse présente sur le lieu de travail.
Protection respiratoire :
Lorsque l'évaluation des risques montre que les respirateurs purificateurs d'air sont appropriés, utilisez un respirateur à masque complet avec une combinaison polyvalente (États-Unis) ou des cartouches de respirateur de type ABEK (EN 14387) en complément des contrôles techniques.
Si le respirateur est le seul moyen de protection, utilisez un respirateur à adduction d'air à masque complet.
Utilisez des respirateurs et des composants testés et approuvés selon les normes gouvernementales appropriées telles que NIOSH (États-Unis) ou CEN (UE).
Contrôle de l'exposition environnementale
Empêcher toute fuite ou tout déversement supplémentaire si cela peut être fait en toute sécurité.
Ne pas laisser le produit pénétrer dans les égouts.
Il faut éviter tout rejet dans l’environnement.
Stabilité et réactivité :
Stabilité chimique :
Stable dans les conditions de stockage recommandées.
Matériaux incompatibles :
Agents oxydants puissants :
Produits de décomposition dangereux :
Produits de décomposition dangereux formés en cas d'incendie.
Oxydes de carbone, oxydes d'azote (NOx), chlorure d'hydrogène gazeux.
Considérations relatives à l'élimination :
Méthodes de traitement des déchets :
Produit:
Confiez les surplus et les solutions non recyclables à une entreprise d'élimination agréée.
Contactez un service agréé de gestion des déchets pour vous débarrasser de ce matériau.
Emballages contaminés :
Jeter comme un produit non utilisé
