Présentation
Auteur(s)
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Stéphane GIROIS : Ingénieur de l’École nationale supérieure de chimie de Paris ENSCP - Docteur ès-sciences des matériaux de l’École nationale des arts et métiers (ENSAM)Atofina additive
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les polymères halogénés et plus particulièrement le polychlorure de vinyle (PVC) sont des polymères tellement particuliers qu’ils méritent d’être traités séparément des autres polymères. Le PVC est aujourd’hui un des polymères les plus utilisés et les plus versatiles que l’on retrouve dans tous les aspects de la vie de tous les jours. Pourtant, le PVC est aussi le polymère le plus compliqué à mettre en œuvre et particulièrement à stabiliser du fait de la nature complexe de son mode de dégradation. La stabilisation du PVC a été plus un art qu’une science et s’inscrit dans un concept de formulation avec d’autres additifs nécessaires à la mise en œuvre de ce polymère particulier. Compte tenu de la versatilité du PVC et de la multitude de ses applications, les stabilisants du PVC sont nombreux et leur choix dépend autant du mode de transformation du PVC envisagé que de l’application finale. Cet article va reprendre en détail les diverses technologies de stabilisation du PVC en tenant compte non seulement des aspects techniques liés à la transformation du PVC mais aussi en regardant les avantages et inconvénients de chaque technologie. Par ailleurs, nous verrons qu’il n’est pas possible de différencier la stabilisation du PVC de sa formulation complète.
VERSIONS
- Version courante de juil. 2013 par Anne CHABROL, Stéphane GIROIS
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1. Modèle théorique de la dégradation du PVC
Comme dans la plupart des cas, il n’est certes pas possible de vraiment comprendre ce que doit être la stabilisation d’un polymère sans vraiment se poser la question de ses mode et mécanisme de dégradation. Le sujet a fait l’œuvre de nombreuses publications et continue aujourd’hui à être au cœur de controverses.
1.1 Défauts de structure dans le PVC
Le polychlorure de vinyle est un polymère qui en théorie devrait être particulièrement résistant à la dégradation thermique du fait de la forte énergie de la liaison carbone-chlore. De nombreux chercheurs ont mis à jour la raison principale de l’instabilité du PVC et il est maintenant bien reconnu par tous qu’elle est due à la présence de défauts de structure qui vont se former principalement pendant l’étape de polymérisation (figure 1). À cause de ces défauts, un des chlores de la chaîne carbonée va se placer en position labile.
HAUT DE PAGE1.2 Déshydrochloruration rapide du PVC
Sous l’effet d’une source énergétique (mécanique, thermique ou lumineuse), le chlore labile va partir sous forme d’acide chlorhydrique (HCl) et laisser place à une double liaison située en alpha du chlore suivant (figure 2). Ce chlore, maintenant en position allylique est particulièrement instable et va amener rapidement à l’élimination d’une autre molécule de HCl et à la formation d’une double liaison conjuguée. Il est ici important de préciser que ce dégagement de HCl va être responsable de la corrosion observée du matériel de transformation. Le phénomène va se poursuivre de façon autoaccélérée amenant la formation de longs polyènes conjugués responsables de la forte coloration du PVC pendant sa dégradation et d’acide chlorhydrique. À partir de 5 double liaisons conjuguées, le PVC jaunit puis rapidement devient marron et noir. Le caractère autocatalytique de la déshydrochloruration du PVC a été attribué à la présence d’HCl libre . Le mécanisme de déshydrochloruration a toujours été un sujet de controverse et si un mécanisme radicalaire...
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