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RÉSUMÉ
Les élastomères fluorocarbonés sont synthétisés à partir d'un nombre limité de monomères organiques, principalement des entités fortement fluorées. Y sont associés d’autres constituants tels que des sites de vulcanisation, qui assurent l'aptitude à la réticulation, et du propylène qui facilite leur mise en œuvre. D’autres propriétés, liées essentiellement à la nature des constituants monomères, viennent caractériser ces élastomères, notamment une bonne tenue aux vieillissements thermiques, climatiques et une bonne résistance chimique. Cependant, les élastomères fluorocarbonés conservent un coût de revient élevé, pour cette raison, ils ne sont retenus que dans des applications de haute technicité.
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Michel BIRON : Ingénieur de l'Institut national supérieur de chimie industrielle de Rouen (INSCIR) et de l'Institut français du caoutchouc
INTRODUCTION
Les élastomères fluorocarbonés sont des co-, ter- ou tétrapolymères qui répondent à la formule générale : CmFnHp(X), dans laquelle le fluor constitue entre 64 et 70 % de l'élastomère et où X représente la présence éventuelle d'autres constituants tels que des sites de vulcanisation introduits pour assurer l'aptitude à la réticulation ou des propriétés particulières telles que, par exemple, la souplesse à basse température.
Les élastomères perfluorés sont des polymères qui répondent à la formule générale : CmFnX, où X représente la présence d'un polymère minoritaire tel que l'éther perfluorovinylique.
Les propriétés particulières des élastomères fluorocarbonés sont en général les suivantes :
-
bonne tenue aux différents types de vieillissement : thermique, climatique, UV, ozone ;
-
bonne résistance chimique sauf exceptions ;
-
comportement limité aux basses températures ;
-
prix élevé.
Évidemment, la nature des monomères et des systèmes de vulcanisation influent sur ces propriétés générales.
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Propriétés des élastomères fluorocarbonés
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3. Propriétés générales
Les élastomères fluorocarbonés présentent un certain nombre de propriétés fonctionnelles similaires mais aussi quelques inconvénients, par exemple :
-
stabilité thermique ;
-
tenue au vieillissement naturel, à la lumière et à l'ozone ;
-
stabilité chimique vis-à-vis de nombreux produits ;
-
propriétés mécaniques acceptables ;
-
résistance intrinsèque à la combustion ;
-
capacité d'isolation électrique ;
-
coût élevé ;
-
densité élevée ;
-
tenue limitée aux basses températures ;
-
sensibilité à quelques produits ;
-
taux de fluor important.
-
Résistance à la chaleur
La stabilité thermo-oxydative des élastomères fluorocarbonés est bien supérieure à celle des élastomères classiques. Néanmoins, sous l'action de la température, il peut se produire simultanément une dégradation oxydative et une déhydrofluoration avec formation de gaz corrosifs et toxiques.
Pour fixer les idées et simplement à titre d'exemple, les températures de résistance continue en l'absence de contraintes peuvent être estimées comme suit pour quelques élastomères plus ou moins techniques :
-
Élastomères perfluorés (FFKM)260 à 290 oC
-
Élastomères fluorocarbonés (FKM)190 à 250 oC
-
Élastomères silicones EVC180 à 250 oC
-
EPDM, EPM, butyle (IIR)100 à 150 oC
-
Caoutchouc naturel, SBR, polybutadiène (BR)60 à 100 oC
Le tableau 2 donne des exemples de stabilité thermique d'un élastomère fluorocarboné après vieillissement accéléré en étuve entre 205 et 315 oC. Les résultats, exprimés en durées de vie basées sur une rétention de 50 % de l'allongement à la rupture, diminuent lorsque la température augmente. Pour les élastomères, l'allongement à la rupture a souvent plus d'importance que la résistance à la rupture alors que pour les polymères plus ou moins rigides,...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - TOURNUT (C.) - Élastomères fluorés. - [A 3 390], Techniques de l’Ingénieur, Base « Archives » (1990).
-
(2) - FULLER (R.E.) - Oilfield engineering with polymers - (2006).
-
(3) - DOBEL (T.M.) et al - * - ACS Rubber Division, paper 8, oct. 2003.
-
(4) - BIRON (M.) - Thermosets and composites. - Elsevier (2004).
Cette liste (tableau ) est non exhaustive. Par ailleurs, la normalisation étant en constante évolution, il appartient au lecteur de vérifier ces normes avant usage.
Afnor (Association française de normalisation) http://www.afnor.fr
DIN (Deutsche Institut für Normung)
WL Werkstoffhandbuch der deutschen Luftfahrt
HAUT DE PAGE2 Exemples de noms commerciaux et de producteurs
Le tableau indique quelques exemples de noms commerciaux et de producteurs d’élastomères fluoro- et perfluoro- carbonés.
Pour mémoire, rappelons l’existence d’un élastomère hybride organosilicone, le Sifel produit par Shin-Etsu.
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