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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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1. Structure générale
-
Structure chimique
Les élastomères fluorocarbonés sont synthétisés à partir d'un nombre limité de monomères organiques, principalement des entités fortement fluorées :
-
hexafluorure de propylène – HFP ;
-
fluorure de vinylidène – VF2 ;
-
tétrafluoroéthylène – TFE ;
-
éther de perfluorométhylvinyl – PMVE.
Mais également :
-
des apporteurs de sites de vulcanisation pour la réticulation par les systèmes peroxyde organique/coagent ;
-
du propylène pour faciliter la mise en œuvre.
Les deux grandes catégories d'élastomères commercialisés sont les suivantes.
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Les FKM (ou FPM) :
-
fluorure de vinylidène-hexafluorure de propylène ;
-
fluorure de vinylidène-hexafluorure de propylène – tétrafluoroéthylène;
-
fluorure de vinylidène-hexafluorure de propylène – tétrafluoroéthylène – apporteurs de sites de vulcanisation ;
-
fluorure de vinylidène – éther de perfluorométhylvinyl – tétrafluoroéthylène – apporteurs de sites de vulcanisation.
-
-
Les FEPM (ou TFE/P) : tétrafluoroéthylène-propylène.
Les élastomères fluorocarbonés sont commercialisés sous différentes formes : polymères à formuler, prémélanges, pièces finies pour les élastomères qui ne peuvent être mis en œuvre par les méthodes habituelles de la transformation des caoutchoucs.
-
-
Sigles normalisés et usuels
La norme ISO 1629 distingue trois sous-familles :
-
FEPM :copolymères de tétrafluoroéthylène-propylène ;
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FFKM :caoutchoucs perfluorés dont tous les groupes substituants sont fluorés, perfluoroalkylés ou perfluoroalkoxylés;
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FKM :caoutchoucs fluorés à groupes fluorés, perfluoroalkylés ou perfluoroalkoxylés.
L'usage courant utilise aussi d'autres sigles, comme par exemple :
FPM pour FKM
FFPM pour FFKM
TFE/P pour FEPM
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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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