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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De la chimie aux propriétés d’utilisation4. Validation du modèle
Revenons sur la courbe de la figure 3. Dans la plupart des cas, les auteurs considèrent leur modèle validé s’il est capable de générer une courbe identique ; cependant, ils sont généralement incapables de garantir que la solution proposée soit unique. Le modèle présenté ici nous offre la possibilité d’effectuer une grande diversité de tests dont l’ensemble constitue une méthode de validation extrêmement rigoureuse, propre à satisfaire les praticiens les plus exigeants. Ces tests peuvent par exemple être les suivants :
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courbe cinétique d’évolution de la concentration d’un produit d’oxydation ou de la consommation de O2 dans un film mince (dans lequel on peut négliger les gradients de concentration des espèces réactives et des produits de réaction) ;
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distribution des produits d’oxydation à tout instant dans l’épaisseur d’un échantillon épais ;
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influence de la pression de O2 sur la vitesse d’oxydation ou de la consommation de O2 dans un film mince (dans lequel on peut négliger les gradients de concentration des espèces réactives et des produits de réaction) ;
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cinétique de consommation du stabilisant dans un film mince ;
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influence de la concentration en stabilisant sur le cours de l’oxydation ;
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profil de concentration de stabilisant dans l’épaisseur.
Il est clair qu’un modèle capable de prédire correctement l’ensemble de ces caractéristiques devrait être considéré soit comme acceptable, soit comme le meilleur point de départ possible pour rechercher un modèle encore meilleur.
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