Effet des antioxydants sur quatre propriétés physiques du polypropylène (PP)

L'ajout d'antioxydants aux matières plastiques permet d'inhiber ou de réduire efficacement la vitesse de réaction d'oxydation thermique des macromolécules plastiques, d'améliorer significativement la résistance à la chaleur des matières plastiques, de retarder leur dégradation et leur vieillissement, de prolonger la durée de vie des produits en plastique et d'améliorer ainsi la valeur des additifs plastiques.

Les antioxydants sont les additifs les plus utilisés dans les plastiques. Leur utilisation la plus courante concerne toutes les étapes de la polymérisation, de la synthèse, de la granulation, du stockage, de la transformation et de l'utilisation des plastiques. Par ailleurs, on les retrouve aujourd'hui dans une grande variété de matériaux plastiques, tels que le polyéthylène, le polypropylène, les polymères styréniques, les plastiques techniques, les plastiques modifiés et autres. Nos produits…Plastique ligne d'extrusion de tuyauxconvient à l'extrusion à grande vitesse de tuyaux en PEHD, PP et autres polyoléfines.

Les antioxydants plastiques couramment utilisés sont généralement divisés en quatre catégories selon leur structure moléculaire et leur mécanisme d'action : phénols encombrés, phosphites, thio et composés.

Facteurs affectant les antioxydants sur les matériaux polymères
L'adéquation du système antioxydant choisi pour les polymères doit être évaluée et vérifiée. Afin d'examiner ses performances d'application, il est nécessaire d'étudier les variations de performance liées à son ajout au polymère. Pour les matériaux en polypropylène, compte tenu de leurs caractéristiques propres, les propriétés suivantes sont principalement étudiées.

01 Indice de fusion ou viscosité
L'indice de fluidité est un indicateur important de la maniabilité des résines de polypropylène. Sa mesure est couramment utilisée pour évaluer la stabilité à la transformation des matériaux polymères protégés par un antioxydant. Plus la variation de l'indice de fluidité avant et après transformation est importante, plus la stabilité du matériau est faible. C'est pourquoi l'évolution de l'indice de fluidité du système stabilisant antioxydant après plusieurs extrusions est étudiée.

02 Indice jaune
Le polypropylène, sujet au vieillissement thermique, est soumis à l'ajout d'antioxydants qui inhibent sa dégradation et la formation de chromophores quinoniques, entraînant un jaunissement du produit. Par conséquent, un système de polypropylène stabilisé par l'ajout d'antioxydants est étudié après plusieurs extrusions, en mesurant l'évolution de l'indice de jaunissement afin d'évaluer l'impact des antioxydants sur sa transformabilité.

03 Période d'induction d'oxydation
La période d'induction à l'oxydation correspond au temps nécessaire au polymère pour réagir avec l'oxygène lors d'une auto-oxydation en chaîne dans certaines conditions. Elle indique la facilité avec laquelle le polypropylène réagit avec l'oxygène à une température donnée (200 °C). Plus cette période est longue, plus le système est efficace pour prévenir la formation de radicaux libres à haute température. Une fois les radicaux libres générés dans le polypropylène, l'oxygène est rapidement absorbé et une réaction d'auto-oxydation en chaîne se produit. Quatre systèmes de stabilisation antioxydants ont été testés par DSC sur de la poudre de polypropylène après la première extrusion des granulés, afin de déterminer la période d'induction à l'oxydation. Les résultats sont présentés dans le tableau 3.

04 Vieillissement à long terme résistant à la chaleur et à l'oxygène
La résistance au vieillissement à long terme sous l'effet de la chaleur et de l'oxygène constitue la fonction de base des matériaux plastiques en matière de protection contre le vieillissement ou les intempéries. La protection contre les UV ou le vieillissement dû à la lumière représente une amélioration supplémentaire. Pour les produits plastiques modifiés destinés à un usage extérieur, l'association d'un système antioxydant adapté et d'un dosage approprié d'agents photostabilisants permet d'améliorer sensiblement leur résistance à la lumière à long terme.

Les données expérimentales présentées ci-dessus montrent que différents systèmes antioxydants ont des effets distincts sur l'indice de fluidité ou la viscosité, l'indice de jaunissement, la période d'induction de l'oxydation et le vieillissement thermique à long terme du matériau. Le choix du système antioxydant pour les polymères dépend, outre les variétés conventionnelles, des exigences spécifiques du produit, des habitudes du personnel et des sources d'approvisionnement. Pour déterminer l'antioxydant le plus approprié, il est nécessaire de poursuivre les expérimentations et l'expérience en production, et de s'appuyer sur le personnel scientifique et technique pour développer de nouveaux antioxydants.

Quant au personnel technique de l'industrie des polymères, lors de la recherche en formulation, il doit sélectionner, au moyen d'un grand nombre d'expériences, les antioxydants et les combinaisons d'antioxydants appropriés afin de développer des matériaux adaptés.

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