Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
La mise en oeuvre et l'utilisation des polymères nécessitent souvent la présence d'un système de stabilisation permettant de maintenir l'intégrité du matériau d'un point de vue mécanique ou esthétique. La multitude des polymères utilisés aujourd'hui et le besoin de maintenir leur performance sur des périodes plus ou moins longues exigent des technologies de stabilisants tout aussi complexes que variées. Cet article se propose de faire une revue exhaustive de la stabilisation thermique et photochimique pour l'ensemble des grands polymères de commodité après avoir présenté leurs mécanismes principaux de dégradation.
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The implementation and use of polymers often require a stabilization system in order to maintain the integrity of the material from a mechanical or aesthetic viewpoint. The large variety of currently used polymers as well as the need to maintain their performances on more or less long time periods require complex and varied stabilizer technologies. This article provides an exhaustive review of thermal and photochemical stabilization for the most widely used polymers after having presented their principal degradation principles.
Auteur(s)
-
Stéphane GIROIS : Ingénieur de l'École nationale supérieure de chimie de Paris ENSCP - Docteur es sciences des matériaux de l'École nationale des arts et métiers (ENSAM)
INTRODUCTION
Les polymères sont aujourd'hui principalement des matériaux synthétiques de commodité utilisés dans les applications les plus diverses de la vie quotidienne. Si les caractéristiques intrinsèques de ces polymères leur permettent de prendre toutes les formes et d'être utilisés dans les applications les plus variées, ils sont par ailleurs plus ou moins sensibles à la dégradation pendant leur phase de polymérisation, leur stockage, l'étape de mélangeage avec des additifs (compoundage), leur mise en forme et/ou pendant la durée de vie de la pièce transformée. Cette instabilité se manifeste en général par une perte des propriétés optiques, rhéologiques, mécaniques et structurelles. Les stabilisants pour polymères ont été développés très tôt pour résoudre cette problématique. Au cours de ces dernières décennies, les chercheurs ont continuellement essayé d'améliorer la stabilité intrinsèque des polymères en minimisant les quantités d'impuretés présentes ou les défauts de structures responsables de l'instabilité, mais ces efforts n'ont apporté qu'une amélioration marginale. Les solutions les plus performantes restent encore aujourd'hui l'addition d'additifs en combinaison plus ou moins complexe et dans des dosages variés. Ces additifs offrent aux formulateurs et aux transformateurs une grande flexibilité et leur permettent d'augmenter, dans certains cas, la durabilité de certains polymères pour plusieurs décennies.
Il est nécessaire de connaître la nature et les mécanismes de dégradation pour appréhender le choix de la stabilisation à utiliser. Dans cet article, nous traitons principalement deux types de dégradation et donc de stabilisation :
-
la dégradation thermique (et thermomécanique), se produisant principalement mais pas exclusivement, pendant la mise en œuvre ;
-
le vieillissement climatique (thermique et photochimique) se produisant lors de l'utilisation de la pièce finie.
Nous faisons aussi allusion à d'autres types de dégradation comme l'hydrolyse ou les agressions chimiques.
Toutes les grandes familles de polymères industriels seront étudiées à l'exception du chlorure de poly(vinyle) PVC. Compte tenu de l'importance de ce polymère, il fait l'objet d'un article séparé Stabilisation du PVC [AM3233].
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MOTS-CLÉS
Additifs pour polymère Stabilisants pour polymères automobile Bâtiment Emballage Stabilisation Formulation
KEYWORDS
polymer additives | polymer stabilizers | automotive | building construction | packaging | stabilization | formulation
VERSIONS
- Version archivée 1 de janv. 2004 par Stéphane GIROIS
DOI (Digital Object Identifier)
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Présentation
Principes généraux de la stabilisation des polymères
En anglais
4. Conclusion
L'évolution de la technologie des stabilisants pour polymères va continuer à rester particulièrement dynamique dans les années à venir et va continuer à voir apparaître de nouvelles structures toujours plus performantes et innovantes. Les besoins en stabilisants thermiques et photochimiques vont continuer à croitre et à suivre l'évolution des polymères sur les axes de développement suivants :
-
augmentation constante de la demande de polymères substituant bois et métaux ;
-
augmentation de la demande de polymère recyclé (besoin plus important de stabilisation pour ces polymères plus dégradés) ;
-
développement de polymères plus cristallins ayant des résistances d'utilisations à hautes températures plus élevées et devant se mettre en œuvre à hautes températures (remplacement de métaux et céramiques) ;
-
croissance des besoins en polymère chargé ayant des modules élevés pour l'automobile (augmentation des températures et cisaillements lors de la mise en œuvre entraînant une dégradation thermique plus importante) ;
-
réglementations plus sévères dans les applications alimentaires et pharmaceutiques limitant les additifs migrants et extractibles (augmentation des masses moléculaires) ;
-
remplacement progressif des sels métalliques comme les dérivés au nickel (quenchers) ;
-
développement de systèmes de stabilisation UV pour pièce extérieure automobile (coloration dans la masse) en remplacement des peintures sur base solvant ;
-
augmentation des applications agricoles suscitant le remplacement des HALS sensibles aux environnements acides et soufrés.
Bien que l'on ne doive pas s'attendre à voir apparaître sur le marché des structures chimiques totalement nouvelles, des innovations devraient se faire dans le domaine des antioxydants phénoliques de haut poids moléculaires et de faible extractabilité, ainsi que dans celui des NOR-HALS de plus hautes performances. BASF a développé fin 2011 un nouvel absorbeur UV faisant partie de la famille des triazines qui pourrait permettre des vieillissements extérieurs de 20 ans pour des polymères utilisés dans des applications, tels que les plaques en polycarbonate et en PMMA, des films PET pour des cellules photovoltaïques ou encore des fibres de polyamide.
La stabilisation des polymères est plus que jamais critique mais reste une nécessité...
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Conclusion
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - VERDU (J.) - Vieillissement des plastiques - . AFNOR Eyrolles (1984).
-
(2) - GÄCHTER/MÜLLER - Plastics Additives. - 3rd édition. Carl Hanser (2001).
-
(3) - ZWEIFEL (H.) - Plastic Additives Handbook. - 5th édition. Carl Hanser (1990).
-
(4) - TROTIGNON (J.P.), VERDU (J.), DOBRACGINSKY (A.), PIPERAUD (M.) - Précis Matières Plastiques - . AFNOR, Nathan (1996).
-
(5) - ZWEIFEL (H.), MAIER (R.D.), SCHILLER (M.) - * - eds., Plastics Additives Handbook, Hanser Publishers, Munich, 6th édition (2009).
-
(6) - BOLAND (J.L.), GEE (G.) - * - Trans. Faraday Soc. 42, 236 (1946).
-
...
ANNEXES
REACH info :
http://ec.europa.eu/environment/chemicals/reach/reach_intro. htm
http://www.industrie.gouv.fr/portail/enjeux/reach/reglement_europeen_reach. html
HAUT DE PAGE
Interplastica (annuelle). Prochaine conférence : 29/01/2013 en Russie
8th European'Additives & Colors' Conference (tous les 3 ans). Prochaine conférence : 06/03/13 en Allemagne
JEC Europe (annuelle). Prochaine conférence : 12/03/2013 à Paris, France
ChinaPlast (annuelle). Prochaine conférence : 20/05/2013 en China
Eurotec (annuelle). Prochaine conférence : 05/07/2013 en France
Addcon World (annuelle). Prochaine conférence : Octobre 2013 à Cologne, Allemagne
Kunstoff (tous les 3 ans). Prochaine conférence : 16/10/2013 à Düsseldorf, Allemagne
Milan Plast (Plast Rho) (tous les 3 ans). Prochaine...
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