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
La philosophie générale du vieillissement des plastiques a été introduite en tête de l’article [A 3 150] Vieillissement physique.
Rappelons que nous désignons par vieillissement chimique tout processus impliquant une modification de la structure chimique du polymère ou de ses adjuvants.
Les différents types de vieillissement chimique que nous étudierons en Différents types de vieillissement chimique des plastiques sont généralement classifiés en fonction de la cause externe (température élevée, rayonnements UV ou ionisants, etc.).
Nous retiendrons également cette classification en regroupant dans cet article tous les aspects communs à tous les types de vieillissement chimique, notamment en ce qui concerne les grandes familles de processus : coupures de chaînes, réticulations, etc., dont les méthodes d’étude et les conséquences sur les propriétés physiques des polymères ne varient pas d’un type à l’autre de vieillissement. Les processus d’oxydation, également extrêmement importants, ont beaucoup d’aspects communs, qu’ils soient amorcés par voies thermique, photochimique, radiochimique ou chimique. Enfin, les méthodes d’approche des cinétiques de dégradation – en particulier celles gouvernées par la diffusion des réactifs (O2, H2O...) – et des systèmes de stabilisation ont également des points communs qu’il nous a semblé intéressant de regrouper ci-après.
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 janv. 2011 par Emmanuel RICHAUD, Jacques VERDU
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Réactions de coupure statistique du squelette macromoléculaire6. Processus contrôlés par la diffusion des réactifs (O2, H2O...)
6.1 Bases théoriques
Reprenons, à titre d’exemple, le mécanisme standard d’oxydation et, en particulier, l’acte de propagation :
Comme on l’a vu, le processus (II) est très rapide, et la cinétique de propagation est donc gouvernée par le processus (III). Supposons cependant que la quantité d’oxygène disponible soit insuffisante pour que tous les radicaux
formés réagissent avec O2. Dans ce cas, une partie des radicaux
pourra participer à des réactions de terminaison :
Une autre partie pourra donner lieu à toute une variété de processus radicalaires anaérobies. Nous sommes dans des conditions où la cinétique est gouvernée par la diffusion de l’oxygène qui se dissout dans le polymère.
Ces conditions peuvent être résumées comme suit :
-
Vitesse d’amorçage
Tous les paramètres externes étant fixés, on fait varier la vitesse de production de radicaux, par exemple en jouant sur l’intensité du rayonnement en vieillissement photochimique ou radiochimique. Au-delà d’une certaine intensité, le nombre de radicaux
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