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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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Lire l’articleAuteur(s)
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Emmanuel RICHAUD : Docteur Ingénieur - Maître de conférences au Laboratoire de procédés et ingénierie en mécanique et matériaux - Arts et métiers Paris Tech
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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.
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- Version archivée 1 de janv. 2002 par Jacques VERDU
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Accueil > Ressources documentaires > Matériaux > Plastiques et composites > Propriétés générales des plastiques > Vieillissement chimique des polymères - Physicochimie de la stabilisation > Stabilisation contre le viellissement oxydant
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3. Stabilisation contre le viellissement oxydant
Comme nous l'avons vu dans le dossier [AM 3 152], le vieillissement oxydant résulte d'un processus radicalaire comportant deux actes de propagation :
Dans la grande majorité des cas d'intérêt pratique (vieillissement thermique et photochimique), la réaction est amorcée par les hydroperoxydes (POOH) résultant de la propagation. Il existe donc schématiquement trois espèces réactives : Po, POOo et POOH et toute réduction de leur concentration a des effets bénéfiques sur la durabilité. On peut considérer que toute action de stabilisation revient :
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soit à diminuer la vitesse d'amorçage (c'est-à-dire de décomposition des POOH) ;
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soit à augmenter la vitesse de terminaison (c'est-à-dire de capture des Po ou des POOo).
3.1 Action sur l'amorçage
3.1.1 Décomposeurs d'hydroperoxydes
Soit les réactions d'amorçage, cf. ...
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