Présentation
Auteur(s)
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Jacques VERDU : Docteur ès sciences - Professeur à l’École Nationale Supérieure d’Arts et Métiers (ENSAM – Paris) - Laboratoire « Transformation et Vieillissement des polymères »
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Lire l’articleINTRODUCTION
a philosophie générale du vieillissement des plastiques a été introduite en tête de l’article [A 3 150] Vieillissement physique.
Les aspects généraux à tous les types de vieillissement chimique, notamment en ce qui concerne les grandes familles de processus (coupures de chaînes, réticulations, etc.) font l’objet d’un premier article Vieillissement chimique des plastiques : aspects généraux.
Dans cet article, nous étudierons les différents types de vieillissement classés en fonction de leur cause externe :
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température élevée pour le vieillissement thermique ;
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rayonnements UV ou ionisants pour le vieillissement photochimique ou radiochimique ;
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etc.
Un dernier article Vieillissement chimique : modélisation cinétique sera consacré à la présentation d’un modèle cinétique de vieillissement applicable à de nombreux cas de figure.
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- Version courante de juil. 2011 par Emmanuel RICHAUD, Jacques VERDU
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Vieillissement chimique sous contrainte mécanique5. Vieillissement biochimique
5.1 Mécanismes
On connaît plusieurs mécanismes de vieillissement causé par des organismes vivants :
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métabolisation (ou digestion) du polymère lui-même ou de ses adjuvants (plastifiants) ;
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attaque chimique du polymère par les produits du métabolisme des organismes vivants (en particulier acides organiques) ;
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colonisation de la surface (d’où une modification des propriétés superficielles sans qu’il y ait attaque proprement dite du polymère) ;
-
détérioration mécanique (rongeurs).
De tous ces mécanismes, seul le premier type a fait l’objet d’études approfondies, surtout dans le cadre de la recherche sur les plastiques biodégradables et sur les biomatériaux. Les études ont permis de dégager les points ci-après.
-
Les polymères les plus biodégradables sont les polymères d’origine naturelle : cellulosiques, caoutchouc naturel. Tous les polymères synthétiques courants sont considérablement plus stables.
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Les polymères comportant des structures aromatiques (PS, PET, thermostables...) et les polymères halogénés (PVC, PVDF, PTFE...) sont totalement stables.
-
Les autres polymères sont en général stables, mais peuvent être déstabilisés par oxydation ou par copolymérisation avec des monomères tels que l’acétate de vinyle ou l’acrylamide.
On peut souvent associer biodégradabilité et hydrophilie bien qu’il ne s’agisse pas d’une stricte loi physique.
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La biodégradation n’est possible que sur des macromolécules relativement petites, la stabilité d’un matériau dépendra donc, dans une large mesure, de sa distribution des masses moléculaires et en particulier de la fraction des masses les plus faibles. Comme on a pu l’établir dans le cas du polyéthylène, du polyéthylèneglycol ou de la polycaprolactone, les organismes vivants ne métabolisent que des macromolécules de masse moléculaire moyenne inférieure à 104 g · mol−1 environ. Cependant, des échantillons de masse moléculaire supérieure peuvent être attaqués s’ils contiennent une proportion non négligeable de chaînes...
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