Article

1 - DÉFINITIONS

2 - STABILISATION CONTRE LA DÉGRADATION ANAÉROBIE

3 - STABILISATION CONTRE LE VIELLISSEMENT OXYDANT

4 - RÉACTIONS PARASITES

  • 4.1 - Stabilisation du PVC par les savons de zinc
  • 4.2 - Réactions parasites avec les phénols

5 - STABILISANTS SACRIFICIELS ET RÉGÉNÉRATIFS

6 - SYNERGIES, ANTAGONISMES

  • 6.1 - Exemple de synergie : association phénol-phosphite
  • 6.2 - Exemple d'antagonisme : association phénol-HALS

7 - SOLUBILITÉ ET TRANSPORT DES ANTIOXYDANTS DANS LES POLYMÈRES

8 - MODÉLISATION CINÉTIQUE DE L'OXYDATION DE POLYMÈRES STABILISÉS

9 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : AM3153 v2

Vieillissement chimique des polymères - Physicochimie de la stabilisation

Auteur(s) : Emmanuel RICHAUD, Jacques VERDU

Relu et validé le 01 sept. 2016

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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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ABSTRACT

Chemical aging of polymers - Physico-Chemical Stabilization

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.

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KEYWORDS

antioxidants   |   stabilization   |   physico-chemistry

VERSIONS

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-am3153


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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),...

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