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article technique
EuroWire – Juillet 2010
fondu n’est pas possible à cause de leur
état physique. Les agents de pontage
ont été prédispersés dans le trihydrate
d’aluminium (ATH) dans un entraîneur DCL
(dry liquid carrier) dans un mélangeur à
haute capacité de coupe.
On a ainsi obtenu de la poudre libre active
à 50% pouvant être aisément alimentée
latéralement dans l’extrudeuse.
Quelques
travaux
précédents
ont
démontré que l’inclusion d’un monomère
ionique fonctionnel di-acrylate dans les
polyoléfines entraîne la formation d’une
structure réticulée ionique. Le mécanisme
se base sur des radicaux libres générés par
la chaleur et la coupe durant la formation
du composé.
Un monomère ionique, type SR-732, a été
fourni comme moyen pour augmenter
les propriétés mécaniques dans les zones
d’éthylène de l’EVA.
2.2 Préparation de l’échantillon
On a utilisé un Brabender TSE-20 pour
fondre le mélange des formulations
analysées dans cette étude. L’extrudeuse
à double vis co-rotative présente un
rapport L/D di 40:1, et une structure de
la vis configurée pour homogénéiser des
quantités de charge élevées. Les additifs
ont été prédispersés dans l’ATH et ils ont
été alimentés en aval à 20D.
Des expériences ont été réalisées en
utilisant un profil de température plat
d‘environ 50°C outre la température de
ramollissement Vicat, à 80rpm. Un produit
extrudé avec une seule ligne a été fait
passer à travers un bac d’eau et ensuite
bouleté.
La totalité des formulations contenaient
60% en poids de ATH et 4% en poids de
LPBD. Des formulations de base ont été
réalisées pour déterminer l’effet du LPBD
sur l’EVA.
Des échantillons soumis à des essais de
traction ASTM ont été moulés en utilisant
une presse pour micro-injection du type
Boy Machines XS 11-T. On a utilisé un
profil de température similaire à celui de
l’extrusion.
Les échantillons ont été étirés sur un
dispositif d’essai de traction Thwing-Albert
conformément à la norme ASTM D-638.
Les données concernant la résistance à la
traction et l’allongement à la rupture ont
été recueillies.
3 Résultats
Une connaissance détaillée de l’influence
des LPBD sur l’EVA a été fondamentale
pour comprendre leur influence sur les
systèmes chargés avec ATH. Les
Figures
1
et
2
illustrent l’effet d’un échantillon
représentatif de LPBD sur l’EVA de base.
Les
Figures 1
et
2
démontrent que les
LPBD ont une influence négative sur la
résistance à la traction à la limite élastique
et sur l’allongement à la rupture. Les LPBD
n’étaient pas compatibles avec l’EVA et ils
ont produit sa plastification.
Les LPBD 1 et 2 non-fonctionnels ont eu
un même impact négatif sur les propriétés
de l’EVA, en indiquant que la teneur en Mw
et la teneur en vinyle n’ont pas représenté
des variables décisives. Par contre, les deux
homologues contenant la fonctionnalité
anhydride offraient une résistance à la
traction supérieure, et dans le cas des
LPBD-3, un allongement meilleur.
Il apparait évident que la fonctionnalité
anhydride a rendu le LPBD plus compatible
avec la phase EVA, et que la valeur de Mw
du LPBD-3 inférieure à celle du LPBD-4,
a réduit la dispersion des gouttes.
L’introduction de ATH dans le système,
a donné les résultats présentés dans les
Figures 3
et
4
.
La
Figure 3
démontre que les LPBD
réduisent la résistance à la traction à la
limite élastique de l’EVA chargé avec ATH.
Les LPBD-3 et les LPBD-4 fonctionnalisés
ont dépassé les performances de leurs
homologues non fonctionnalisés, qui en
partie indiquent une amélioration dans
l’adhérence interfaciale entre les phases.
À la
Figure 4
, tous les LPBD à l’exception
des LPBD-3 ont amélioré l’allongement à
la rupture. Dans le cas du LPBD-3, la cause
d’une réduction supplémentaire dans
l’allongement peut être double.
Premièrement, il est possible que les
petites chaînes hautement fonctionnelles
(Mn 2 500) aient eu de multiples points
d’interaction avec la surface de l’ATH et
qu’elles aient enveloppé le minéral. Par
conséquent, il n’y aurait pas de segments
de chaînes libres à lier à l’EVA et à utiliser
comme compatibilisateur.
Deuxièmement, le LPBD-3 était composé
pour 70% de vinyle qui pourrait avoir
subi une réticulation durant la formation
du composé. Une analyse du module
d’élasticité a indiqué que le LPBD-3 a
déterminé une augmentation significative
par rapport au matériau de base, propre
d’un matériau réticulé.
Les LPBD non fonctionnalisés ont
été utilisés pour mieux mouiller la
charge minérale en en favorisant ainsi
la dispersion. Le LPBD-4 a amélioré
de 450% l’allongement du système
chargé. Probablement, le LPBD-4 a
eu un nombre mineur d’interactions
entre la fonctionnalité hydroxyle et la
fonctionnalité anhydride sur la surface
de l´ATH en maintenant en même temps
une extrémité pour la compatibilisation/
enchevêtrement avec l’EVA.
En plus du poids moléculaire et de la
teneur en vinyle, des LPBD fonctionnalisés
alternatifs ont été évalués. Les
Figures 5
et
6
illustrent les résultats de ces additifs
en plus du SR-732.
Les
Figures 5
et
6
démontrent que la
réduction de la charge d’anhydride
sur l’LPBD (LPBD-5), entraîne une
augmentation tant de la résistance à la
traction que de l’allongement.
Comme indiqué précédemment, il est
extrêmement important d’avoir une
association entre l’additif et la surface de
la charge, mais également d’assurer qu’il y
a un enchevêtrement suffisant des chaînes
entre l’additif et l’EVA.
La réduction du contenu de MA dans
l’additif a diminué la probabilité de
formation de liaisons multiples avec la
surface de l’ATH, en augmentant ainsi la
longueur moyenne de la chaîne résiduelle
à enchevêtrer dans l’EVA.
Les LPBD-6 et LPBD-7 démontrent que
des fonctionnalités alternatives peuvent
remplacer l’anhydride maléique sous la
forme d’époxyde et amine.
Figure 6
▼
▼
:
Les résultats de l’allongement en utilisant
des fonctionnalités alternatives démontrent des
améliorations significatives en termes de ductilité
par rapport au système pur EVA-ATH
Figure 5
▼
▼
:
Les résultats de la résistance à la traction
pour les fonctionnalités alternatives indiquent que
les LPBD avec une fonctionnalité de 5% (y compris
l’anhydride) influencent en mesure mineure la
résistance à la traction
Résistance à la traction (MPa)
Allongement (%)
Pure
Pure