Vieillissement des matériaux polymères

Les matériaux polymères sont largement utilisés dans l'industrie sous forme de revêtements et de pièces entières. Ils se réfèrent à isolants électriques solides… De nombreuses variétés de polymères ont été développées, mais elles souffrent toutes de processus de vieillissement indésirables qui dégradent leur durabilité, leur apparence et leur résistance. Le vieillissement modifie la structure et la composition chimique des matériaux polymères.

Le vieillissement des polymères peut résulter de divers facteurs :

• lumière (rayonnement ultraviolet);

• air (ozone et oxygène);

• température (élevée ou basse, ainsi que ses différences);

• humidité;

• sollicitations mécaniques (usure, compression et traction, moyenne pression) ;

• exposition à des environnements agressifs (acides et bases);

• exposition aux micro-organismes;

• de l'influence de plusieurs des facteurs ci-dessus.

Les polymères sont des composés de haut poids moléculaire et le mécanisme de leur vieillissement est principalement dû au processus de destruction des chaînes macromoléculaires.

Il existe deux types de destruction - chaotique et en chaîne.Dans le cas d'une destruction aléatoire, la rupture des macromolécules et la formation de composés stables de poids moléculaire réduit se produit selon une loi aléatoire. Selon ce mécanisme, la destruction chimique des polymères est due à l'action des acides, des bases et des réactifs.

La destruction de la chaîne conduit à plusieurs actes de désintégration des molécules selon certains processus, un tel mécanisme de vieillissement du polymère est généralement déclenché par l'influence de hautes énergies (température, lumière et rayonnement).

L'étude du problème du vieillissement des polymères est compliquée par le fait que leur nature et leur structure sont différentes, respectivement, les processus de destruction des chaînes moléculaires sont différents. Il n'existe pas non plus de méthode de comptabilisation multifactorielle des conditions environnementales conduisant au vieillissement.

Comme critères caractérisant la résistance des matériaux polymères au vieillissement, on utilise les notions de fonctionnement (conservation des propriétés du polymère qui garantissent l'aptitude au service du produit) et de durée de conservation des propriétés opérationnelles.

Il existe 3 méthodes pour protéger les polymères du vieillissement :

1) protection active,

2) protection passive,

3) combinés.

La protection active des polymères consiste à réduire l'impact des facteurs de vieillissement. Les méthodes passives comprennent diverses manières d'augmenter la stabilité des polymères à l'aide d'additifs stabilisants, de piégeurs de radicaux libres, de piégeurs de produits de vieillissement actif, de stabilisants à la lumière, d'antioxydants, d'antiozonants, de retardateurs de flamme, d'antiradicaux, d'agents antiradiation sous contrainte mécanique, d'inhibiteurs de corrosion et de biocides avec stabilisation Propriétés.De plus, des revêtements protecteurs sont utilisés, qui sont plus résistants au vieillissement que le matériau polymère de base.

Les stabilisants à la lumière les plus simples des polymères sont l'oxyde de fer (teneur jusqu'à 1%), le noir de carbone, la phtalocyanine (jusqu'à 0,1%) et les composés complexes de nickel.

Les stabilisants antioxydants sont de deux types : empêcher la décomposition des hydroperoxydes et rompre la chaîne des réactions chimiques oxydatives.

Parmi les antioxydants qui stoppent la destruction, on peut isoler les antioxydants de type phénolique et aminé, ainsi que les mercaptans, les sulfures et les thiophosphates. L'introduction des deux types d'antioxydants dans le polymère améliore l'effet anti-âge.

Habituellement, les producteurs de matériaux polymères produisent également divers types de stabilisants.Les matériaux suivants peuvent être distingués des producteurs étrangers de matières premières : Arkema, France (Thermolite), Baerlocher, Allemagne (stabilisants à base de CaZn, Pb, CaOrg, Sn, BaZn) , Chemtura, USA (ignifuge HBCD, Firemaster, stabilisants PVC Mark, Lowilite, inhibiteurs Naugard 300-E, antioxydants Alkanox, Anox, Weston), Ciba, Suisse (antioxydant IRGANOX, stabilisant IRGAFOS), stabilisants PVC de la société allemande Ika, etc.