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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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Conclusion6. Utilisation du modèle en prédiction de durée de vie
Nous disposons désormais d’un modèle (testable à tous les niveaux), des relations qui permettent de prédire l’évolution des propriétés d’utilisation à partir de ce modèle et de critères de fin de vie pertinents.
Nous allons alors pouvoir l’extrapoler aux conditions de vieillissement naturel sachant que :
-
les constantes des i vitesse élémentaires obéissent à la loi d’Arrhenius [AM 3 152, § 1.4.1] :
K i = Ki0 exp (−Ei /RT) -
les constantes de vitesse des processus élémentaires impliquant l’interaction avec un photon sont proportionnelles à l’intensité (au débit de dose) du rayonnement :
![]()
avec :
-
φi (ou
![]()
) : - facteur lié au rendement radiochimique (ou quantique).
-
φi (ou
)Bien entendu, il faut que le programme de vieillissement accéléré inclut des essais à température et intensité variables qui permettent de déterminer les différents paramètres K i0, E i, φ i...
On pourrait objecter que l’on est finalement amené à utiliser les lois des modèles les plus simplistes : loi d’Arrhenius pour l’effet de la température, hypothèse de linéarité des effets de l’intensité pour l’irradiation. Cependant, ici, l’application de ces lois est fondée car elle porte sur des processus élémentaires,...
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