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
Les années 1990 ont vu le développement d’un courant de pensée selon lequel le processus de vieillissement des plastiques, en particulier oxydant, serait hétérogène à petite échelle (typiquement nanoscopique) du fait, en particulier, de la faible mobilité des radicaux libres dans les matrices polymères à l’état solide. Ainsi, les méthodes d’analyse classiques nous fourniraient une information moyennée sur un volume important, sans relation évidente avec les situations locales. La notion de concentration serait donc vidée de tout sens, ce que disqualifierait la cinétique chimique comme outil de modélisation du vieillissement.
Sans entrer dans les détails du débat (très complexe), on peut affirmer qu’il n’y a pas pour l’instant d’argument décisif en faveur de l’abandon de la cinétique classique, l’hétérogénéité postulée étant hors d’atteinte des outils analytiques disponibles alors que des approches indirectes, comme l’étude des variations de distribution des masses molaires, militent plutôt en faveur de l’homogénéité. De toute façon, malgré les intéressantes tentatives de modélisation hétérogène de certains auteurs, il n’y a pour l’instant pas d’alternative (sinon des méthodes empiriques peu recommandables dans ce domaine) à la modélisation cinétique classique pour la prédiction de durée de vie. Cette dernière a par ailleurs connu des développements importants dans la dernière décennie : grâce à l’utilisation de méthodes numériques de résolution, elle peut désormais se débarrasser des hypothèses ad hoc qui en limitaient la crédibilité, par exemple les hypothèses d’état stationnaire, et aborder des problèmes d’un niveau de complexité hors d’atteinte des méthodes traditionnelles basées sur la recherche de solutions analytiques.
Le présent article est consacré à la présentation d’un modèle cinétique appli-cable à une grande variété de cas de figure, les différents types de vieillissement faisant l’objet de l’article précédent [A 3152].
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- Version courante de oct. 2012 par Emmanuel RICHAUD, Jacques VERDU
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Utilisation du modèle en prédiction de durée de vie5. De la chimie aux propriétés d’utilisation
Pour un praticien, la connaissance de la concentration en hydroperoxydes ou en radicaux peroxydes ne présente qu’un intérêt très limité : ce qu’il recherche, c’est la connaissance des variations de propriétés mécaniques, physiques, etc. avec le vieillissement.
Nous n’aurons pas ici la prétention de résoudre l’ensemble des problèmes qui se posent à ce niveau, nous contentant d’illustrer la démarche dans deux cas de figure : les variations de masse et la fragilisation.
Dans tous les cas, le problème le plus difficile est d’établir un lien entre la propriété considérée et le schéma cinétique/mécanistique étudié car la physique des polymères n’offre pas toujours une solution toute faite.
5.1 Exemple de variations de masse
Des exemples intéressants de variation de masse ont été étudiés dans le cas de la thermo-oxydation du polypropylène PP non stabilisé et du polybismaléimide (BMI) . Dans les deux cas, la courbe de variation de masse a le caractère non monotone schématisé sur la figure 4.
Dans les deux cas de figure, on peut montrer que l’on a affaire au schéma mécanistique présenté au § ...
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