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RÉSUMÉ
Les élastomères fluorocarbonés sont synthétisés à partir d'un nombre limité de monomères organiques, principalement des entités fortement fluorées. Y sont associés d’autres constituants tels que des sites de vulcanisation, qui assurent l'aptitude à la réticulation, et du propylène qui facilite leur mise en œuvre. D’autres propriétés, liées essentiellement à la nature des constituants monomères, viennent caractériser ces élastomères, notamment une bonne tenue aux vieillissements thermiques, climatiques et une bonne résistance chimique. Cependant, les élastomères fluorocarbonés conservent un coût de revient élevé, pour cette raison, ils ne sont retenus que dans des applications de haute technicité.
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-
Michel BIRON : Ingénieur de l'Institut national supérieur de chimie industrielle de Rouen (INSCIR) et de l'Institut français du caoutchouc
INTRODUCTION
Les élastomères fluorocarbonés sont des co-, ter- ou tétrapolymères qui répondent à la formule générale : CmFnHp(X), dans laquelle le fluor constitue entre 64 et 70 % de l'élastomère et où X représente la présence éventuelle d'autres constituants tels que des sites de vulcanisation introduits pour assurer l'aptitude à la réticulation ou des propriétés particulières telles que, par exemple, la souplesse à basse température.
Les élastomères perfluorés sont des polymères qui répondent à la formule générale : CmFnX, où X représente la présence d'un polymère minoritaire tel que l'éther perfluorovinylique.
Les propriétés particulières des élastomères fluorocarbonés sont en général les suivantes :
-
bonne tenue aux différents types de vieillissement : thermique, climatique, UV, ozone ;
-
bonne résistance chimique sauf exceptions ;
-
comportement limité aux basses températures ;
-
prix élevé.
Évidemment, la nature des monomères et des systèmes de vulcanisation influent sur ces propriétés générales.
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4. Propriétés des élastomères fluorocarbonés
Les élastomères fluorocarbonés se distinguent des matériaux métalliques et plastiques par leur élasticité, c'est-à-dire la possibilité de subir des grandes déformations puis, de revenir à des dimensions proches de celles d'origine. En conséquence, le réseau moléculaire doit être suffisamment souple et déformable, ce qui conduit à de faibles niveaux de propriétés mécaniques, à une plus grande sensibilité aux variations de température et aux différents types de vieillissement.
Comme tous les matériaux d'ingénierie, les élastomères fluorocarbonés sont soumis à d'autres contingences concernant, par exemple, la résistance chimique, les propriétés électriques, la perméabilité aux gaz, la tenue au feu...
Les élastomères fluorocarbonés recouvrent des compositions chimiques et des structures diverses conduisant à un éventail de propriétés encore élargi par le mode de vulcanisation et de transformation, ainsi que par la formulation avec des additifs divers.
Les prix sont élevés et, à titre d'exemple, en prenant comme base le prix du même joint en nitrile (NBR) :
-
le joint en FKM est 1,5 à 2,5 fois plus cher ;
-
le joint en FFKM est 100 à 300 fois plus cher.
Bien évidemment, ces exemples ne constituent pas une règle.
4.1 Propriétés des FKM (ou FPM)
Certaines normes classent les FKM dans les catégories d'utilisation suivantes :
-
température de service jusqu'à 250 oC et plus, suivant la durée ;
-
gonflement dans l'huile IRM903 (anciennement ASTM3) après 70 h à 150 oC inférieur ou égal à 10 % ;
-
température limite de fragilité – 10, – 25 ou – 40 oC suivant les grades et formulations.
-
Propriétés mécaniques et thermomécaniques
Les formulations standards convenablement transformées et vulcanisées conduisent à des caractéristiques mécaniques correctes comme le montre le tableau 3.
Les rétentions de propriétés mécaniques...
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Propriétés des élastomères fluorocarbonés
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - TOURNUT (C.) - Élastomères fluorés. - [A 3 390], Techniques de l’Ingénieur, Base « Archives » (1990).
-
(2) - FULLER (R.E.) - Oilfield engineering with polymers - (2006).
-
(3) - DOBEL (T.M.) et al - * - ACS Rubber Division, paper 8, oct. 2003.
-
(4) - BIRON (M.) - Thermosets and composites. - Elsevier (2004).
Cette liste (tableau ) est non exhaustive. Par ailleurs, la normalisation étant en constante évolution, il appartient au lecteur de vérifier ces normes avant usage.
Afnor (Association française de normalisation) http://www.afnor.fr
DIN (Deutsche Institut für Normung)
WL Werkstoffhandbuch der deutschen Luftfahrt
HAUT DE PAGE2 Exemples de noms commerciaux et de producteurs
Le tableau indique quelques exemples de noms commerciaux et de producteurs d’élastomères fluoro- et perfluoro- carbonés.
Pour mémoire, rappelons l’existence d’un élastomère hybride organosilicone, le Sifel produit par Shin-Etsu.
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