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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 de Paris
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Lire l’articleINTRODUCTION
les matières plastiques industrielles sont généralement des mélanges complexes de macromolécules (elles-mêmes hétérogènes sur le plan structural), avec des adjuvants et éventuellement des charges. Il est facile de prévoir que, dans la pratique, les problèmes d’analyse pourront se poser à des degrés de difficulté très différents, allant de l’identification sommaire à l’étude d’un détail particulier de la microstructure du polymère, ou au dosage d’une impureté à l’état de trace.
Les différentes méthodes physico-chimiques permettant l’analyse des polymères évoluent rapidement dans le sens d’une simplicité croissante, les mettant à la portée des non-spécialistes. Leur facilité de mise en œuvre, la rapidité avec laquelle on peut obtenir un grand nombre d’informations et la possibilité de leur utilisation empirique font que l’ingénieur ne peut plus ignorer un certain nombre de ces méthodes. L’objet du présent article introductif est d’en faire une liste (non exhaustive) et de présenter leurs différents domaines d’application en donnant quelques critères de choix. Les principales méthodes font l’objet d’articles spécialisés dans le présent traité, auxquels il conviendra de se reporter pour toute information complémentaire.
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Problèmes posés par les adjuvants et les charges
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2. Cas particuliers des méthodes destructives
Les méthodes destructives sont fondées sur la fragmentation des macromolécules en unités plus petites accessibles aux moyens classiques d’analyse. Bien qu’indirectes, dans la mesure où il est nécessaire de faire des hypothèses sur le mécanisme de fragmentation pour remonter à la structure initiale, ces méthodes se révèlent irremplaçables dans de nombreux cas où il est impossible de réaliser des échantillons convenables pour une méthode non destructive.
Les polymères fluorés, les thermodurcissables et de façon générale tous les polymères insolubles et infusibles pourront être étudiés par des méthodes destructives. Celles-ci se révèlent également fructueuses dans le cas de polymères accessibles aux méthodes non destructives, car elles apportent des informations complémentaires. Notons par ailleurs que le champ d’application de ces méthodes (IR, RMN, etc.) s’élargit d’année en année grâce aux progrès de l’instrumentation et à l’invention de nouvelles techniques d’échantillonnage.
Trois méthodes sont principalement utilisées pour la fragmentation des macromolécules :
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la fragmentation thermolytique (pyrolyse),
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la fragmentation chimique,
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la fragmentation radiolytique.
La pyrolyse en atmosphère neutre est de loin la méthode la plus employée. Dans les applications analytiques, on utilise généralement le pyrolyse-éclair dans laquelle on amène aussi rapidement que possible l’échantillon à une température telle qu’il soit complètement volatilisé. On dispose maintenant d’appareils très sophistiqués, pyrolyseurs à point de Curie ou à laser, qui assurent une bonne reproductibilité aux essais, à condition que les échantillons soient eux-mêmes homogènes sur le plan des propriétés physiques (surface spécifique, masse, etc.). Les produits de dégradation thermique peuvent être condensés et analysés par IR, RMN, etc., ou bien analysés à l’état gazeux par chromatographie en phase gazeuse associée ou non à la spectrométrie de masse (couplage CPG/SM).
Les méthodes de fragmentations chimique et radiolytique sont plus rarement utilisées.
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - * - On dispose d’un certain nombre d’ouvrages généraux et de revues bibliographiques sur l’analyse physico-chimique des polymères ; nous nous contenterons d’en citer quelques-uns parmi les plus récents ou les plus généraux.
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(2) - WOLFF (C.), DUPUIS (D.) - Viscosité. - R 2350, Doc. R 2350 (10-94), vol. R5, traité Mesures et Contrôle, Techniques de l’Ingénieur.
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(3) - VERDU (J.) - Analyse physico-chimique des polymères. - P 3760 (6-97), vol. P5, traité Analyse et caractérisation, Techniques de l’Ingénieur.
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(4) - CROMPTON (T.R.) - Chemical analysis of additive in plastics. - 2e éd. 1975 Pergamon Press.
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(5) - MITCHELL (J.), CHIU (J.) - Analysis of high polymers. - Anal. Chem. (USA) 47 n 5, 1975, p. 289-327 (Revue bibliographique).
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(6) - McCRUM...
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