Bibliographie & annexes
Présentation
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RÉSUMÉ
Cet article est dédié aux voies de stabilisation destinées à ralentir les phénomènes de vieillissement des polymères. Deux méthodes de stabilisation sont présentées ; celle agissant contre le vieillissement anaérobie (UV, hydrolyse) et celle agissant contre l'oxydation. Les principaux mécanismes chimiques mis en jeu sont rappelés, ainsi que les principaux paramètres décrivant le comportement physique des molécules. L'ensemble permet d'établir un modèle adapté à la prédiction de la durée de vie d'un polymère industriel.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Emmanuel RICHAUD : Docteur Ingénieur - Maître de conférences au Laboratoire de procédés et ingénierie en mécanique et matériaux - Arts et métiers Paris Tech
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Jacques VERDU : Professeur Émérite - Laboratoire de procédés et ingénierie en mécanique et matériaux - Arts et métiers Paris Tech
INTRODUCTION
Deux premiers dossiers ont traité des phénomènes de vieillissement à l'échelle macroscopique, de leur interprétation à l'échelle macromoléculaire [AM 3 151] et des mécanismes mis en jeu à l'échelle moléculaire avec leur modélisation cinétique permettant de prédire la durée de vie par une voie non empirique [AM 3 152]. Il se trouve que la plupart des matériaux polymères de grande diffusion sont relativement instables en présence de rayonnements, d'agents environnementaux comme l'oxygène ou l'eau, et se dégradent trop vite pour pouvoir conserver leurs propriétés fonctionnelles pendant une durée suffisamment longue pour les applications industrielles visées. On leur ajoute donc des stabilisants dont le rôle est de ralentir les processus de dégradation pendant la mise en œuvre puis l'utilisation. On peut remarquer que l'utilisation industrielle de ces polymères n'est devenue possible qu'avec l'emploi de ces molécules . Lors du développement d'une pièce, on soumet en général plusieurs formulations de polymères stabilisés à un vieillissement accéléré en laboratoire et on retient la meilleure, approche empirique coûteuse en temps, en moyens humains et matériels. Ce dossier est destiné à rappeler les mécanismes d'action des principales familles d'additifs afin de permettre aux formulateurs de mieux comprendre les résultats obtenus en laboratoire et éventuellement les écarts observés avec le viement naturel. Il montre en outre comment on peut compléter les modèles présentés dans [AM 3 152] afin de bénéficier d'un outil non empirique permettant de prédire la durée de vie d'un polymère stabilisé par modélisation cinétique.
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- Version archivée 1 de janv. 2002 par Jacques VERDU
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Stabilisation contre la dégradation anaérobie
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1. Définitions
On appelle stabilisation toute modification d'un matériau destinée à augmenter sa stabilité chimique dans des conditions données. La stabilisation peut être :
-
interne, c'est la structure même du polymère qui est modifiée par copolymérisation, greffage, substitution, etc. ;
-
externe ; elle est apportée par des adjuvants généralement incorporés lors de la mise en forme, éventuellement sous forme de mélange maître.
La stabilisation interne est essentiellement utilisée pour ralentir ou inhiber la dégradation thermique des polymères se décomposant par réactions en chaîne.
de la dépolymérisation (cf. § 2.2 Interrupteurs de dépolymérisation) .
Pour les autres cas de figure, même si une grande variété de procédés de stabilisation interne a été brevetée, on préfère généralement la stabilisation externe, plus facile à mettre en œuvre dans le contexte industriel. Outre ses propriétés fonctionnelles, un stabilisant externe doit :
-
être suffisamment soluble (miscible) dans le polymère ;
-
être efficace en concentration assez faible pour ne pas altérer les propriétés physiques du polymère ;
-
être compatible avec les contraintes économiques ;
-
ne pas donner lieu à des interactions néfastes avec les autres composants du mélange ;
-
supporter les températures de mise en œuvre ;
-
avoir une vitesse d'évaporation et de migration assez faible (c'est-à-dire rester efficace pendant de longues durées) ;
-
ne pas être toxique ;
-
ne pas donner lieu à la formation de produits colorés.
Un stabilisant peut être...
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Définitions
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - PFAENDNER (R.) - How will additives shape the future of plastics ? - Polymer Degradation and Stability, vol. 91(9), p. 2249-2256 (2006).
-
(2) - CARTA (D.), CAO (G.), D'ANGELI (C.) - Chemical recycling of poly(ethylene terephthalate) (pet) by hydrolysis and glycolysis. - Environmental Science and Pollution Research, vol. 10(6), p. 390-394 (2003).
-
(3) - BÉLAN (F.), BELLENGER (V.), MORTAIGNE (B.), VERDU (J.) - Relationship between the structure and hydrolysis rate of unsaturated polyester prepolymers. - Polymer Degradation and Stability, vol. 56(3), p. 301-309 (1997).
-
(4) - MASAMOTO (J.), MATSUZAKI (K.), IWAISAKO (T.), YOSHIDA (K.), KAGAWA (K.), NAGAHARA (H.) - Development of a new advanced process for manufacturing polyacetal resins. Part III : End-capping during polymerization for manufacturing acetal homopolymer and copolymer. - Journal of Applied Polymer Science, vol. 50(8), p. 1317-1329 (1993).
-
(5) - BERARDINELLI (F.M.), DOLCE (T.J.), WALLING (C.) - Degradation and stabilization of polyacetal copolymers. - Journal of Applied Polymer Science, vol. 9(4),...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Stabilisation des plastiques. Principes généraux.
-
Vieillissement chimique des polymères – Mécanismes de dégradation.
-
Vieillissement chimique des polymères – Cinétique de dégradation.
ANNEXES
Laboratoire de Procédés et Ingénierie en mécanique et Matériaux https://pimm.artsetmetiers.fr/
HAUT DE PAGE
Polymer Degradation Discussion Group, Paris, sept. 2013. http://www.pddg.org
HAUT DE PAGE3.1 Fournisseurs de stabilisants (liste non exhaustive)
CYTEC https://www.cytec.com
BASF http://www.basf.fr
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