Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
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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This article is dedicated to the processes of stabilization aimed at slowing down the ageing of polymers. Two methods of stabilization are presented; that against anaerobic aging (UV, hydrolysis) and the other against oxidation. The main chemical mechanisms involved are recalled, and the main parameters describing the physical behavior of molecules. Together it allows for establishing a model adapted to predicting the life-span of an industrial polymer.
Auteur(s)
-
Emmanuel RICHAUD : Docteur Ingénieur - Maître de conférences au Laboratoire de procédés et ingénierie en mécanique et matériaux - Arts et métiers Paris Tech
-
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.
L'expertise technique et scientifique de référence
MOTS-CLÉS
KEYWORDS
antioxidants | stabilization | physico-chemistry
VERSIONS
- Version archivée 1 de janv. 2002 par Jacques VERDU
DOI (Digital Object Identifier)
CET ARTICLE SE TROUVE ÉGALEMENT DANS :
Accueil > Ressources documentaires > Matériaux > Corrosion Vieillissement > Matériaux : résistance à la corrosion et au vieillissement > Vieillissement chimique des polymères - Physicochimie de la stabilisation > Stabilisation contre la dégradation anaérobie
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Stabilisation contre le viellissement oxydant
En anglais
2. Stabilisation contre la dégradation anaérobie
2.1 Hydrolyse
L'hydrolyse est un processus par stades. Elle est donc en général impossible à stabiliser sauf si elle présente un caractère autocatalytique.
Dans le cas de certains polyesters comportant des acides carboxyliques à l'extrémité de chaîne, ces derniers peuvent jouer un rôle doublement défavorable : en augmentant l'hydrophilie et en catalysant l'hydrolyse des esters . Si l'importance de ce deuxième phénomène reste à démontrer, on peut toutefois noter qu'il peut en principe être combattu par une estérification des acides ou par leur réaction avec des isocyanates. L'effet de la stabilisation est nécessairement limité puisque tout acte d'hydrolyse crée de nouveaux groupements acide.
Dans le cas des polyesters insaturés matrices de composites, on améliore la stabilité par une diminution de l'hydrophilie grâce à l'incorporation dans les chaînes de prépolymères de diols peu polaires (par exemple néopentyl glycol) .
2.2 Interrupteurs de dépolymérisation
Soit un homopolymère (par exemple, PMMA ou POM) se dégradant préférentiellement par dépolymérisation. On connaît deux voies possibles de stabilisation de ces polymères :
-
par « neutralisation » des extrémités de chaînes lorsque ces dernières sont à...
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Stabilisation contre la dégradation anaérobie
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
HAUT DE PAGE
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