Présentation
En anglaisRÉSUMÉ
Malgré un usage répandu, la mise en œuvre de la polymérisation par micro-ondes dans les applications industrielles rencontre encore quelques difficultés. Cet article tente d’apporter une meilleure interprétation de ces difficultés. Il compare tout d’abord les modes de polymérisation avec le transfert de chaleur spécifique par micro-ondes. Puis les phénomènes physiques en jeu dans les procédés d’hystérésis diélectrique sont décrits. Sont ensuite abordés le rôle majeur des caractéristiques diélectriques des polymères, ainsi que la structure des applicateurs contribuant à la bonne interaction entre les ondes électromagnétiques et les matériaux polymères. Pour terminer, quelques applications industrielles déjà en phase de production sont présentées.
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Lire l’articleABSTRACT
Auteur(s)
-
Henri JULLIEN : Chargé de Recherche au CNRS (Centre national de la recherche scientifique)
-
Michel DELMOTTE : Directeur de Recherche au CNRS (Centre national de la recherche scientifique)
INTRODUCTION
Le présent dossier, consacré à la polymérisation par micro-ondes, comprend quatre parties. La première et la seconde parties permettent de faire le point, l’une sur la comparaison entre les modes de polymérisation et la particularité de la polymérisation par micro-ondes et l’autre sur les bases physiques de ce mode de polymérisation. La troisième partie est beaucoup plus développée et comprend deux points complémentaires. Le premier traite des caractéristiques diélectriques des polymères, qui tiennent un rôle fondamental dans le transfert de l’énergie électrique et dont les évolutions en fonction de la température et de l’état de transformation des polymères sont particulièrement importantes ; le second concerne la mise en œuvre des moyens physiques, appelés principalement applicateurs, nécessaires à la bonne interaction entre les ondes électromagnétiques et les matériaux polymères. Un développement sur la mesure de la température sous champ électromagnétique complète cette troisième partie. La quatrième et dernière partie présente quelques applications industrielles et souligne les questions posées par cette technologie particulière.
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Présentation
1. Polymérisations par voie thermique
1.1 Comparaison des modes de polymérisation
On qualifie de polymérisation toute opération chimique qui permet d’obtenir une population de macromolécules à partir d’un ensemble de petites molécules constituant un ensemble initial de monomères.
L’activation de l’opération chimique est due à de nombreux phénomènes résultant de la présence de catalyseurs ioniques ou radicalaires, de la présence de radicaux libres obtenus à partir des monomères, de l’absorption de photons de forte énergie ou, enfin, de l’élévation de la température due à l’existence d’une source chaude qui peut résulter de l’exothermicité des réactions chimiques entre les monomères. Le terme polymérisation a toute sa signification dans le dossier [], réf. concernant les principes de la polymérisation sous rayonnements de forte énergie photonique (au minimum l’énergie des photons UV). En ce qui concerne le présent dossier, les polymères sont principalement thermodurcissables, tels que les polyuréthannes, les polyesters, les époxydes, etc. et les réactions chimiques s’établissent avec des monomères bi, tri ou tétrafonctionnels ; ces réactions qui sont des réactions de polycondensation ou de polyaddition conduisent au phénomène de réticulation, c’est-à-dire à la formation d’un réseau tridimensionnel. En conséquence, ce dossier est à rapprocher du dossier [], réf. qui concerne la mise en œuvre des thermodurcissables, quelle que soit la structure du matériau composite mis en œuvre pour lequel le polymère tient le rôle de matrice liant les charges. C’est donc dans le cadre des polymérisations dont les cinétiques sont particulièrement dépendantes de la température que se pose l’analyse des spécificités des polymérisations obtenues par un apport de chaleur dû à une source chaude et celles des polymérisations obtenues sous l’effet des micro-ondes.
HAUT DE PAGE1.2 Transfert de chaleur d’origine thermique ou par micro-ondes
L’élaboration des matériaux à matrice polymère est fondée sur la transformation par voie thermique et physico-chimique des constituants de cette matrice. Si cette...
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Polymérisations par voie thermique
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - FONTANILLE (M.), VAIRON (J.-P.) - Polymérisation. - [AM 3 040] Traité Plastiques et Composites (1994).
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(2) - GUYOT (A.) - Polymérisation. - [J 5 830] Traité Opérations unitaires. Génie de la réaction chimique (2000).
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(3) - HAMON (G.) - Liaisons hautes fréquences. - [E 6 230] Traité Le traitement du signal et ses applications (1998).
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(4) - DUBOIS (J.-C.) - Propriétés diélectriques des plastiques. - [AM 3 140] Traité Plastiques et Composites (2001).
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(5) - FOURNIE (R.), COELHO (R.) - Diélectriques. Bases théoriques. - [D 2 300] Traité Convertisseurs et machines électriques (2000).
-
(6) - CHEVALIER (Y.) - Essais dynamiques sur composites. Caractérisation aux hautes fréquences. - [AM 5 401]...
ANNEXES
• Journées de Caractérisation Micro-ondes et Matériaux (France. Tous les 2 ans). Institut Carnot XLIM (CNRS – Université de Limoges) https://jcmm2020.sciencesconf.org/
• Manifestations sur les polymères (Europe. Tous les mois) http://www.sfc.fr/selection.php?Domaine=20
HAUT DE PAGE2.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
• Appareils pour l'étude et l'analyse diélectrique des matériaux polymères.
National Instruments http://www.ni.com/products
• Fours de polymérisation à micro-ondes
Lambda Technologies http://www.microcure.com...
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