Présentation
Auteur(s)
-
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 dépolymérisation1. Réactions de coupure statistique du squelette macromoléculaire
C’est probablement le processus le plus important, du moins pour les mécaniciens. On peut le schématiser par la figure 1.
1.1 Mécanismes
Une grande variété de mécanismes chimiques (figure 2) peuvent conduire à des coupures « statistiques », c’est-à-dire réparties de façon aléatoire sur les chaînes macromoléculaires.
HAUT DE PAGE1.2 Coupures statistiques dans les polymères linéaires
On peut observer que chaque coupure crée une nouvelle chaîne, le nombre de coupures au temps t, exprimé en moles par gramme d’échantillon, est donc :
avec :
-
![]()
et
![]()
: - nombres de chaînes par gramme, respectivement au temps t et avant vieillis-sement
-
![]()
et
![]()
: - masses moléculaires moyennes en nombre respectives, exprimées en g · mol−1.
et
et
On va donc, autant que possible, utiliser nt comme paramètre d’avancement de la réaction, dont on liera la vitesse dnt /dt aux divers facteurs influençant la cinétique : concentration en réactifs, température, etc.
Notons que de nombreux auteurs utilisent plutôt le nombre de coupures de chaînes par chaîne initiale :
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