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Laurylsulfate d'ammonium

composé chimique

Le laurylsulfate d'ammonium ou sulfate de lauryle ammonium (SLA), en anglais ammonium lauryl sulfate (ALS), est une dénomination générique désignant une famille de molécules (les alkylsulfates ou sulfates alkylés], de formule semi-développée CH3(CH2)10CH2OSO3NH4, appartenant à 3 classes d'organosulfates structurellement proches d'autres agents de surface anioniques. (Remarque : on parle d'alkylsulfates à chaîne courte quand leur squelette porte 12 à 14 atomes de carbone et à chaîne longue quand ils en ont plus).

Laurylsulfate d'ammonium
Image illustrative de l’article Laurylsulfate d'ammonium
Ammonium lauryl sulfate
Identification
Nom UICPA Ammonium dodecyl sulfate
Synonymes

- Sulfuric acid, monododecyl ester, ammonium salt
- Ammonium dodecyl sulfate
-Ammonium n-dodecyl sulfate
- Lauryl ammonium sulfate

No CAS 2235-54-3
No ECHA 100.017.086
No CE 218-793-9
PubChem 16700
SMILES
InChI
Apparence liquide visqueux transparent à jaunâtre, très miscible dans l'eau
Propriétés chimiques
Formule C12H29NO4S
Masse molaire[1] 283,428 ± 0,018 g/mol
C 50,85 %, H 10,31 %, N 4,94 %, O 22,58 %, S 11,31 %,
Propriétés physiques
T° fusion 2 186 °C
Solubilité Soluble dans l'eau (18 mg l−1)[2]
Masse volumique 1,03 g cm−3 (20 °C, liquide)[3]
Pression de vapeur saturante 1.6e-08[2]
Conductivité thermique W m−1 K−1
Vitesse du son m s−1
Thermochimie
S0gaz, 1 bar J K−1 mol−1
S0liquide, 1 bar J K−1 mol−1
S0solide J K−1 mol−1
ΔfH0gaz kJ mol−1
ΔfH0liquide kJ mol−1
ΔfH0solide kJ mol−1
Cp J K−1 mol−1
Précautions
SIMDUT[4]

Produit non classé
NFPA 704[3]

Symbole NFPA 704.

 
Écotoxicologie
DL50 indisponible
CL50 indisponible
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
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Ces molécules peuvent se lier chimiquement avec des parties non-polaires d'autres molécules tandis que leur tête (ion sulfate, très polaire) se lie avec des molécules polaires (dont les molécules d'eau).

Le SLA est classé comme un sulfate alkylé anionique ; c'est un puissant surfactant[5]. À partir d'une certaine température (dite température de Krafft ou point de Krafft), les forces de Van der Waals lui font adopter la forme de micelles autour des molécules polaires en suspension dans l'eau.

Les SLA sont étiquetés "Irritant Xi" (R38: Irritant pour la peau, R41: Risque de lésions oculaires graves). Les produits qui en contiennent des quantités significatives (gel douche ou un shampooing) doivent être bien rincés après avoir été appliqués sur la peau.

Les SLA étant biodégradables à 95 %, on leur adjoint souvent d'autres molécules biocides (par exemple de l'acide benzoïque à 0,5 %[6]).

On trouve aussi des SLA parmi les résidus résultant de l'application d'herbicides qui sont tolérés dans des denrées alimentaires commercialisées, par exemple au Royaume-Uni[7].

Synonymes

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  • Ammonium dodecyl sulfate (« dodécyl » signifie que la molécule comporte une chaîne de 12 atomes de carbone, qui constitue son squelette) ;
  • en français, dodécylsulfate d'ammonium ;
  • Additif alimentaire E487.

Cependant, il ne faut pas les confondre avec :

Définition aux contours flous

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Exemple de représentation d'une molécule d' « ammonium lauryl sulfate »

Les substances vendues ou présentées comme appartenant à cette catégorie ne sont généralement pas moléculairement homogènes ni clairement définies (n° CAS 2235-54-3 ou 68081-96-9)[8];. Elles ne sont ni vendues ni utilisées pures et leurs propriétés (dont toxicologiques) dépendent de leur dilution, du solvant et des additifs.

Ce sont souvent plutôt des mélanges d'homologues chimiques (molécules appartenant à la même famille) ayant différentes longueurs de chaîne alkyle[9].

Ils ne sont généralement pas vendus purs, mais par exemple en solution à 28, 50 ou 75 % de laurylsulfate d'ammonium, en mélange avec de l'eau et d'autres produits tels que le formaldéhyde ou le méthanol[8].

Histoire

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Le sulfate d'ammonium a été produit par millions de tonnes comme engrais chimiques. Par exemple, en 1963, les seules usines chimiques Leuna Werke (de l'Ex-Allemagne de l'Est en produisaient environ 900 000 t/an). Il s'est rapidement présenté comme un produit de base peu coûteux pour produire d'autres molécules

Le sulfate d'ammonium a été abondamment produit par l'industrie comme engrais chimique. Il est devenu une matière première peu coûteuse pour produire d'autres molécules.

Pour le grand public, l'histoire du laurylsulfate d'ammonium s'est ensuite en grande partie confondue avec celle des shampoings[10].

Fonctions et usages

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À des doses variées, les SLA ont de très nombreux usages, par exemple[11] :

On le trouve principalement dans les formules de bases lavantes et d'agent moussant détergent pour le corps et les cheveux, et secondairement comme émulsifiant et solubilisant dans certaines crèmes de douche et shampooings dits "hydratants" (contenant une phase grasse limitant la perte d'eau par la peau) ;

  • comme émulsifiant, surfactant (agent mouillant) et adjuvant de certains pesticides (insecticides...) afin qu'ils pénètrent mieux leurs cibles ;
  • comme émulsifiant et pénétrant (dans les vernis et dissolvants à peinture) ;
  • comme agent anti-mousse en propergols solides ;
  • comme modèle de surfactant et toxique de référence (comme irritant de la peau[15]) pour des tests toxicologiques (dont pour les mammifères aquatiques).

Réactivité et comportement

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Les SLA sont :

Bien que ces molécules soient reconnues comme étant « facilement biodégradables », cette information est rarement sourcée ou rarement appuyée sur des données précises[9]. Il faudrait aussi tenir compte des additifs (biodicides ou stabilisateurs) qui sont ajoutés aux produits commercialisés, justement pour qu'ils ne se dégradent pas. La chaîne de tous les produits de dégradation ou de décomposition ne semble pas avoir été très étudiée (donnée classée "Information non disponible" pour la base Reptox[16]), avec de possibles produits dangereux dans la chaîne des produits intermédiaires selon certaines fiches toxicologiques de fabricants[17].

  • Ce produit est incompatible avec :

Toxicologie et sécurité des sulfates alkylés

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Les données récentes de la Banque de données HSDB sur les substances dangereuses montrent un potentiel important d'exposition des consommateurs en raison de l'omniprésence de cette molécule dans notre environnement proche.

Ce produit a longtemps été considéré comme anodin aux doses auxquelles il est utilisé dans l'alimentation ou les cosmétiques, mais le nombre d'études publiées et accessibles concernant son innocuité semble faible.

Étonnamment, les données toxicologiques de bases sont pour :

  • DL50 : indisponible ;
  • CL50 : indisponible ;
  • Le formaldéhyde qui lui est fréquemment adjoint est considéré comme ayant une toxicité orale aiguë, avec une DL50 de 42 mg kg−1 chez la souris et de 100 mg kg−1 chez le rat.

Des chercheurs de L'Oréal ont récemment estimé que la peau artificielle pourrait faire un bon support de test d'innocuité pour ce type de produit[18].

Selon la littérature, au-delà d'une certaine concentration, les effets connus sur l'organisme humain ou animal de laboratoire sont :

S'il est inhalé sous forme d'aérosol, il provoque une toux avec sensation de gorge sèche, respiration difficile, congestion nasale et maux de tête.

En tant que surfactant et détergent, ces molécules pourraient faciliter le transport ou transfert passif d'autres molécules au travers de la peau ou des muqueuses.

En 1983, un rapport publié par une structure financée par l'industrie américaine des cosmétiques Cosmetic Ingredient Review, a montré que des shampooings contenant jusqu'à 31 % de SLA avaient été mis sur le marché dans les années 1970-1980 (il est recommandé de ne pas dépasser 1 %[19]). Ce rapport cite six plaintes concernant des problèmes de santé (pour 6,8 millions d'unités vendues). Deux plaintes portaient notamment sur des démangeaisons du cuir chevelu, deux sur des réactions allergiques, un sur des dommages aux cheveux et une autre sur une irritation des yeux[20]. Le CIR se dit indépendant mais est financé par l'industrie des cosmétiques. Il a conclu qu'à la fois le dodécylsulfate de sodium et le laurylsulfate d'ammonium apparaissaient assez sûrs aux doses présentes dans les formulations, pour être utilisés de manière discontinue et brève et avec un rinçage complet de la surface de la peau touchée. Dans les produits destinés à une utilisation prolongée, les concentrations ne doivent pas dépasser 1 %[19]. D'autres rapports[21] se sont montrés beaucoup plus réservés, voire ont posé un diagnostic opposé sur le laurylsulfate de sodium[21], le journal de l'American College of Toxicology (JACT) attire l'attention sur le caractère non anodin de cet ingrédient qui a un effet "sur la dégénérescence des membranes cellulaires en raison de sa capacité à dénaturer certaines protéines"[22] et concernant le laurylsulfate d'ammonium, les experts peinent souvent à se prononcer faute de données claires ou accessibles.

Une enquête se voulant plus exhaustive a été conduite dans le cadre du projet Human and Environmental Risk Assessment (HERA[23]) sur tous les alkylsulfates. La plupart de ces alkylsulfates présentaient une faible toxicité aiguë par voie orale, aucune toxicité pour la peau mais provoquaient une irritation de la peau et des yeux dépendant de la concentration en produit.

  • D'après une étude ayant exposé des rats durant 2 ans, ils ne semblent pas sensibilisants ni cancérogènes[23].
  • Le rapport a constaté que les sulfates alkylés ayant une chaîne comportant plus d'atomes de carbone (16 à 18) étaient moins irritants pour la peau que les chaînes plus courtes de 12 à 15 atomes de carbone[23].
  • En outre, les concentrations inférieures à 1 % étaient essentiellement non-irritantes alors que les concentrations de plus de 10 % produisaient toujours une irritation de la peau (modérée à forte), d'où l'importance de bien remélanger les shampoings avant de les utiliser si leurs composants se sont séparés en plusieurs couches différentes[23].

Premiers soins

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Les recommandations de fiches toxicologiques, pour un produit concentré (à 28 % par exemple) sont :

  • En cas de contact avec les yeux : retirer les lentilles de contact s'il y en a et rincer immédiatement à l'eau courante durant au moins 15 minutes, paupières ouvertes. L'eau froide peut être utilisée. Procurer des soins médicaux ;
  • En cas de contact avec la peau : rincer immédiatement à grande eau (tiède ou froide). Couvrir la peau irritée avec un émollient. Éliminer vêtements et chaussures contaminés. Laver les vêtements avant de les réutiliser. Laver soigneusement les chaussures. Procurer des soins médicaux ;
  • Contact important avec la peau : laver au savon désinfectant et couvrir la peau contaminée avec une crème anti-bactérienne. Consulter un médecin ;
  • En cas d'inhalation : déplacer la personne touchée à l'air frais. Si elle ne respire pas, pratiquer la respiration artificielle. Si la respiration est difficile, donner de l'oxygène. Procurer des soins médicaux ;
  • En cas d'ingestion : ne pas faire vomir sauf indication contraire donnée par le personnel médical. Ne jamais rien donner par la bouche à une personne inconsciente. Si de grandes quantités ont été ingérées, appeler un médecin immédiatement. Desserrer les parties serrées des vêtements telles que col, cravate, ceinture.

Exposition professionnelle

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L'exposition professionnelle est mal mesurée dans le monde, mais les CDC américains (Centres pour le contrôle et la prévention des maladies) ont quelques données pour la période 1981-1983 aux États-Unis : d'après les données disponibles, les deux professions enregistrées ayant le plus de contact - de manière routinière - avec des SLA étaient les infirmières et les croque-morts (mais d'autres métiers moins bien suivis le sont aussi, comme les coiffeurs-shampouineurs, les agents de ménage, etc.). Durant ces trois ans, un pool d'infirmières exposées a été suivi ainsi que les directeurs de funérailles (exposés lors du lavage et de la désinfection des dépouilles mortelles)[24].

Écotoxicologie

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Des effets aigus ont été constatés sur l'animal de laboratoire[25] :

  • congestion pulmonaire, difficultés respiratoires, nausées, diarrhée en cas d'ingestion ;
  • irritation des voies respiratoires supérieures en cas d'inhalation.

Les effets sur les organismes du sol :

  • ils ne semblent pas avoir été étudiés, mais l'INERIS rapporte sur sa base de données que les données disponibles indiquent que les effets toxiques sur les organismes du sol ne sont probablement effectifs qu'à fortes concentrations, mais que les rapports d'études disponibles sont « mal documentés »[9].

Précautions

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Pour le produit concentré (exposition professionnelle ou accidentelle), il peut être absorbé par les voies respiratoires et digestives[16].

Pour la manipulation du produit concentré :

  • Éviter tout contact avec la peau[16] ;
  • Ventiler adéquatement, sinon porter un appareil respiratoire approprié[16] ;
  • Porter un appareil de protection des yeux[16].

Prévalence

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À titre d'exemple, en 2006, un inventaire collaboratif a donné comme résultat que du SLA était présent dans :

  • 29 Dentifrices (sur 39 observés)[26] ;
  • 7 Shampooings (sur 106 observés)[26] ;
  • 5 Gels Douche (sur 92 observés)[26] ;
  • 3 Crèmes de soin (sur 103 observées)[26] ;
  • 3 Mousses à raser (sur 14 observées) [26].

Action en solution

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L'ammonium lauryl sulfate, comme d'autres surfactants, est un bon agent lavant en raison de la façon dont il perturbe la liaison hydrogène de la molécule d'eau (c'est cette liaison hydrogène qui est le premier contributeur à la tension superficielle élevée de l'eau).

En solution, la molécule se sépare en anions et cations. Les anions se réorganisent spontanément en formant ce qu'on appelle des micelles. Dans ces micelles, les ions forment une sphère, avec les têtes polaires (sulfate) orientées vers l'extérieur (la surface) de la sphère alors que les ions non-polaires hydrophobes pointent vers le centre de la sphère.

Autour de chaque micelle, l'arrangement des molécules d'eau est modifié. Elles se réorganisent autour des têtes polaires de la micelle, mais cela perturbe leur liaison hydrogène avec les molécules d'eau qui les entourent. L'effet global qu'ont les milliards de micelles réparties dans une solution aqueuse est que l'eau devient mieux capable de pénétrer des objets tels que les fibres ou les écailles des cheveux, pouvant alors plus facilement y dissoudre ce qui est collé sur ces substrats. Comme sa tension de surface est affaiblie, elle mouille et absorbe également mieux des particules qui autrement flotteraient à sa surface. C'est ce qui explique que des insectes comme les gerris sachant normalement marcher sur l'eau ne le peuvent plus, voire se noient en présence de tensio-actifs (ammonium lauryl sulfate ou d'autres). Quelques gouttes suffisent pour ainsi polluer plusieurs dizaines de litres d'eau et une surface de plusieurs mètres carrés.

Environnement

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Selon les données du projet HERA[23] qui comprenait une analyse de la dégradabilité des alkylsulfates dans l'environnement, tous les alkylsulfates sont facilement biodégradables, même en conditions anaérobies ; 80 % au moins du volume initial se dégrade ou se biodégrade en 15 jours, et 90 % sont dégradés après quatre semaines. Cependant, à cause d'un temps de traitement trop court, les stations d'épuration en laissent passer quelques pourcents (4 à 0,4 % des alkylsulfates à chaîne courte, molécules de 12 à 14 carbones qui sont les plus irritantes pour l'organisme humain).

Comme tous les surfactants, ce produit modifie les propriétés physico-chimiques de l'écotone eau/air (microviscosité, capacité d'échanges...). Il les modifie à toutes les échelles, des échelles atomiques et électroniques (modification de la fraction volumique de la « couche de Stern » de l'eau ou de la solution[27]) aux échelles métriques, en passant par l'échelle moléculaire. Ce faisant, il interfère avec :

  • le biofilm (naturel ou non qui se forme à la surface de l'eau) ;
  • la capacité de l'eau à porter des insectes ou invertébrés ;
  • les caractéristiques de la capillarité et microcapillarité ;
  • avec les embruns qui, sur les berges et littoraux, emportés par le vent, vont polluer la cuticule cireuse ou grasse des plantes terrestres, d'autant plus qu'ils seront riches en surfactants, lesquels favoriseront la pénétration de toxines dans les plantes (résidus de désherbants systémiques notamment).

Notes et références

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  1. ↑ Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  2. ↑ a b et c Source : Calcul UNEP (Document intermédiaire), OECD High Production Volume Chemicals Program, Screening Information Dataset for category of alkyl sulfates, alkane sulfonates and alpha-olefin sulfonates (61 substances), 179 p
  3. ↑ a et b (en) Richard P. Pohanish, HazMat data : for first response, transportation, storage, and security, John Wiley and Sons, , 2e éd., 1263 p. (ISBN 0-471-27328-7, lire en ligne), p. 56
  4. ↑ «  » dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail)
  5. ↑ Household Products Database – Ammonium Lauryl Sulfate (consulté 2007-01-25)
  6. ↑ Fiche sur les ALS, par les laboratoires Bio Sciences Développement
  7. ↑ a et b Fiche de sécurité (incomplète) pour le laurylsulfate d'ammonium
  8. ↑ a et b Fiche de sécurité ScienceLab consultée 2010 04 12
  9. ↑ a b et c Fiche toxicologique INERIS "Ammonium dodecyl sulfate"
  10. ↑ Brandau, Robt. P.: Cosmetic Surfactants in this Detergent Age, Cosmetics & Toiletries, 1969
  11. ↑ Base de données HSDB
  12. ↑ Kozo Shinoda, Toshio Nomura ; Miscibility of fluorocarbon and hydrocarbon surfactants in micelles and liquid mixtures. Basic studies of oil repellent and fire extinguishing agents ; J. Phys. Chem., 1980, 84 (4), p. 365–369 ; DOI: 10.1021/j100441a005 ; PDF[592 KB], 1980 (Résumé)
  13. ↑ Y. Hong, D. Roy, and S. V. Babu ; Ammonium Dodecyl Sulfate as a Potential Corrosion Inhibitor Surfactant for Electrochemical Mechanical Planarization of Copper; Electrochem. Solid State Lett., Volume 8, Issue 11, pp. G297-G300 ; Résumé (25 aout 2005, consulté 2010 04 12)]
  14. ↑ brevet déposé pour les États-Unis, par Lehman E. Hughes, sous le n° de patente 2.694.688, nov 16, 1954 Antistatic compositions for textiles extraits, consulté 2010§04/12
  15. ↑ H. P. Ciuchta ;K. T. Dodd ; The Determination of the Irritancy Potential of Surfactants Using Various Methods of Assessment ; Journal Drug and Chemical Toxicology, Volume 1, Issue 3 1978, pages 305 - 324; DOI:10.3109/01480547809105022 (Résumé)
  16. ↑ a b c d e f et g Base de données toxicologiques, Reptox, consultée 2010/04/02
  17. ↑ Possibly hazardous short term degradation products are not likely. However, long term degradation products may arise selon la fiche de sécurité de ScienceLab
  18. ↑ R. Rogueta, C. Cohena, K.G. Dossoua and A. Rougiera ; Episkin, a reconstituted human epidermis for assessing in vitro the irritancy of topically applied compounds ; Toxicology in Vitro ; Volume 8, Issue 2, Avril 1994, Pages 283-291 ; doi:10.1016/0887-2333(94)90195-3 (Résumé)
  19. ↑ a et b MSDS for ammonium lauryl sulfate
  20. ↑ Chemical Information Sheet – Ammonium Lauryl Sulfate (consulté 2007-01-25)
  21. ↑ a et b "Final report on the safety assessment of sodium lauryl sulfate." Journal of the American College of Toxicology; 1983; 2(7).
  22. ↑ "degenerative effect on the cell membranes because of its protein denaturing properties."
  23. ↑ a b c d et e Human and Environmental Risk Assessment for Alkyl Sulphates (PDF, consulté 2007-01-25)
  24. ↑ CDC ; National Exposure Survey (1981-1983), consulté 2007-01-25)
  25. ↑ Service du répertoire de la toxicologie - Commission de la santé et du travail du Québec
  26. ↑ a b c d et e Site collaboratif relatif aux contenus de produits commercialisés
  27. ↑ Celize M. Tcacenco, Raoul Zana, and Barney L. Bales ; Effect of the Nature of the Counterion on the Properties of Anionic Surfactants. 5. Self-Association Behavior and Micellar Properties of Ammonium Dodecyl Sulfate ; J. Phys. Chem. B, 2005, 109 (33), pp 15997–16004 ; DOI:10.1021/jp052544z ; Résumé PDF[115 KB] ; publié 2005/08/04, consulté 2010/04/12

Voir aussi

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Articles connexes

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Liens externes

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Bases de données :

Bibliographie

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  • Herbert P. Fiedler et al. Encyclopedia of excipients for pharmaceuticals, cosmetics and related areas, Édition: 5 ; 2002 ; 1737 pages, version CD ROm.
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