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Stéphane GIROIS : Docteur ès sciences des matériaux de l’École Nationale Supérieure des Arts et Métiers ENSAMAtofina additives
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les polymères sont aujourd’hui principalement des matériaux synthétiques de commodité utilisés dans les applications les plus diverses de la vie quotidienne. Si les caractéristiques intrinsèques de ces polymères leur permettent de prendre toutes les formes et d’être utilisés dans de multiples applications, ils sont par ailleurs plus ou moins facilement dégradables pendant leur mise en forme et/ou pendant leur durée de vie. Cette instabilité se manifeste en général par une perte de leurs propriétés optiques et/ou mécaniques. Dans cet article, nous traitons principalement deux types de dégradation et donc de stabilisation adaptée : la dégradation thermomécanique, se produisant principalement pendant la mise en œuvre, et le vieillissement climatique (photovieillissement). Nous faisons aussi allusion à d’autres types de dégradation comme l’hydrolyse ou les agressions chimiques. Toutes les grandes familles de polymères industriels seront étudiées à l’exception du chlorure de poly(vinyle) PVC qui fait l’objet d’un article séparé « Stabilisation du PVC ».
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- Version courante de juil. 2013 par Stéphane GIROIS
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3. Dégradation et stabilisation spécifiques des polymères
Chaque type de polymère peut rencontrer un ou plusieurs modes particuliers de dégradation qui vont dépendre de leur chimie intrinsèque ou de celle de leurs additifs et de l’environnement particulier dans lequel ils vont se retrouver pendant leur mise en œuvre ou pendant leur durée de vie. Pour chaque mode de dégradation va correspondre un type possible de stabilisation plus ou moins complexe.
Des exemples de stabilisants thermiques sont présentés dans le tableau 1 et des stabilisants photochimiques dans le tableau 2.
Ces stabilisants sont classés par leur numéro de structure.
3.1 Modes de dégradation des grandes familles de polymère
Les polyoléfines se caractérisent par la liaison carbone-hydrogène. Les types de vieillissement les plus importants sont certainement la thermooxydation [14] [15] et la photooxydation [16] [17] qui sont particulièrement bien décrites par le mécanisme de la figure 1. Le polypropylène est plus oxydable que le polyéthylène, mais tous les deux ne peuvent être transformés sans l’utilisation d’un ou plusieurs antioxydants. Leur tenue au vieillissement climatique est faible, ce qui nécessite l’utilisation d’absorbeurs UV et d’inhibiteurs radicalaires. De façon générale, ces deux polymères vont subir d’importantes coupures de chaînes résultant en une perte rapide des propriétés mécaniques. Les polyoléfines, grâce à leurs caractères apolaires, sont peu sensibles à l’hydrolyse et aux solvants polaires.
Il est aussi typique d’utiliser un savon métallique comme le stéarate de calcium pour neutraliser les résidus de catalyseurs de polymérisation (type Ziegler Natta) connus pour entraîner la dégradation des polyoléfines.
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BIBLIOGRAPHIE
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