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Article technique
Julliet 2017
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www.read-eurowire.comLa rhéologie et les propriétés mécaniques
des deux composés de référence ont
été analysées par rapport aux composés
MV TPV présentés dans cet article pour
démontrer notre capacité d’obtenir des
composés TPV de manière reproductible
et contrôlée.
2.2 Analyse DSC
Afin
de
déterminer
la
quantité
résiduelle de peroxyde non réactif dans
les composés après le processus de
vulcanisation, on a effectué l’analyse
DSC. Les spectres ont été mesurés dans
un Perkin-Elmer DSC 6000 dans une
atmosphère d’azote inerte de 0°C à 230°C
avec une vitesse de chauffage de 20°C/
min, après chauffage, les échantillons
ont été refroidis à 0°C avec une vitesse
de 10°C/min. Ce cycle a été répété trois
fois. Cependant, comme l’objectif de
cette étude était de quantifier le rapport
entre le peroxyde initial et résiduel
(après durcissement ou vulcanisation
dynamique), seul le premier cycle
de chauffage est présenté et discuté
ci-dessous.
Tout d’abord, le composé MV IS79 non
vulcanisé contenant 100% de peroxyde
non réactif a été analysé et utilisé comme
référence. À partir de l’analyse DSC
représentée à la Figure 3, l’enthalpie de
réaction (ΔH) estimée résultant de la
décomposition du peroxyde était de -8,97
J/g. La même figure représente également
le graphique DSC du composé MV IS79
vulcanisé (10 minutes à 180°C). On a relevé
une valeur ΔH de -1,16J/g, correspondant
à un résidu d’environ 13% de peroxyde
n’ayant pas réagi. Cela indique que
le composé MV IS79 a été presque
complètement vulcanisé.
De même, la quantité de peroxyde
non réactif des composés MV TPV a été
calculée, étant donné que l’MV TP79
A, B et l’MV TP79 C ont été formulés
respectivement avec 75% et 70% du MV
IS79 non vulcanisé.
À partir des données recueillies et
montrées à la Figure 4, le peroxyde
résiduel relevé dans le composé MV
TP79 A était d’environ 4% (ΔH = -0,27
J/g) et dans le MV TP79 B était d’environ
5% (ΔH = -0,33 J/g). Pour le composé
MV TP79 C, le peroxyde résiduel calculé
était d’environ 11% (ΔH = -0,68J/g). Ces
résultats confirment sans aucun doute
la décomposition presque complète du
peroxyde initial lors de la vulcanisation
dynamique.
2.3 Rhéologie
Les études rhéologiques sont fonda-
mentales pour prédire le comportement
en
extrusion
des
composés.
Par
conséquent, nous avons étudié la
rhéologie à des vitesses de cisaillement
apparentes de 200s
-1
à 1s
-1
dans un
rhéomètre capillaire du type Göttfert
Rheograph 2002. Le rapport L/D
(longueur/diamètre) du capillaire était
égal à 30 et les mesures ont été effectuées
à 180°C. La température a été choisie
pour permettre la fusion complète du PP.
Normalement, les composés standard tels
que le MV IS79 sont caractérisés à 125°C
avant l’étape de vulcanisation; cependant,
à cette température, le PP n’est pas fondu,
ce qui conduit à des résultats trompeurs.
En raison de la température d’essai élevée,
pour empêcher la décomposition du
peroxyde pendant l’analyse, le composé
MV IS79 a été étudié sans peroxyde.
Comme mentionné précédemment, les
composés de référence MV Ref AB et C ont
été inclus dans cette étude pour souligner
le
changement
du
comportement
rhéologique résultant de la vulcanisation
dynamique. Les diagrammes indiquant
l’effort de cisaillement apparent en
fonction de la vitesse de cisaillement
apparente sont représentés à la
Figure 5
.
La réponse du MV IS79 est typique des
composés à base d’EPDM/PE: l’effort
de cisaillement diminue rapidement
de manière presque linéaire au fur et à
mesure que la vitesse de cisaillement
diminue. De petits écarts par rapport à une
linéarité parfaite peuvent être remarqués
et sont généralement attribués aux
caoutchoucs EPDM.
MV Ref AB et C présentent le même
modèle avec l’effort de cisaillement traduit
par des valeurs inférieures. Cet effet est
causé par la phase thermoplastique, qui
présente une viscosité plus faible à cette
température.
Il s’ensuit qu’en augmentant le contenu
de PP, l’effort de cisaillement diminue.
En raison de la nature différente des
composés MV TPV, leur comportement
rhéologique est plutôt différent
[6,7]
.
Essentiellement, un tel caractère différent
provient de la réponse élastique des
particules
réticulées
élastomériques,
qui est dominant à de faibles efforts de
cisaillement. Au contraire, à des efforts de
cisaillement élevés, le comportement des
composés TPV est déterminé par la phase
thermoplastique.
En conséquence, les trois composés
MV TPV présentent un comportement
similaire aux composés de référence
à des vitesses de cisaillement élevées.
Différemment, à de faibles vitesses de
cisaillement, les courbes sont clairement
divergentes.
En se concentrant uniquement sur les
composés MV TPV, comme indiqué
précédemment pour le MFI dans la
section 2.1, en équilibrant soigneusement
les
composants
et
en
choisissant
correctement le PP, il est possible de
“régler” le comportement rhéologique
des composés MTV MV en conservant
ou même en améliorant les propriétés
thermomécaniques. À cet égard, le
MV TP79 C présente des contraintes
inférieures, c’est-à-dire une viscosité,
jusqu’à des vitesses de cisaillement très
faibles avec les meilleures propriétés
thermomécaniques parmi les composés
MV TPV étudiés.
▲
▲
Figure 4
:
Analyse DSC des composés MV TP79 A (en
haut), MV TP 79 B (au milieu) et MV TP79 C (en bas)
▲
▲
Figure 5
:
Contrainte de cisaillement apparente
en fonction de la mesure du taux de cisaillement
apparent à 180°C des composés isolants MV. Lignes
pointillées: composés de référence
MV
TP79 A
MV
TP79 B
MV
TP79 C
Essai de pression à chaud
1
[%]
n.a.
2
27
3
Contraction longitudinale
1
[%]
14
11
2
▼
▼
Tableau 3
:
Essai de pression à chaud et de contraction longitudinale à 130°C des composés de MV TPV
▼
▼
Figure 6
:
Diagrammes de contrainte-déformation
des composés isolants MV. Lignes pointillées:
composés de référence
TS [N/mm
2
]
EB [%]
Température [ºC]
Flux de chaleur Endo Up
Contrainte de cisaillement
apparente [Pa]
Taux de cisaillement apparente [Pa]
1
CEI 20-86;
2
Non applicable