Etude spectroscopique et physico-chimique du vieillissement nature du ploypropylène & du polychlorure de vinyle

Abstract

Le vieillissement photo-oxydatif est la composante principale du vieillissement climatique, c’est-à-dire du vieillissement résultant de l’exposition directe aux rayonnements solaires et aux intempéries. Le vieillissement photo-oxydatif est, le plus souvent, un processus complexe dans lequel l’interaction du matériau avec les photons, l’élévation de la température et la présence de l’oxygène constituent des actes principaux qui interviennent de façon directe dans la détérioration des performances de ces matériaux. Ce travail a pour objectif d’étudier le vieillissement climatique, appelé encore vieillissement naturel, de deux séries de polymères, il s’agit du polypropylène (PP) et du polychlorure de vinyle (PVC). Cette étude s’est menée pour deux courtes périodes d’exposition choisies de 60 et de 80 jours. L’analyse spectroscopique XPS, par ses deux types de traitement (quantitatif et qualitatif), a montré très clairement, pour les deux séries de polymères , la présence de l’élément d’oxygène avec une concentration très élevée dans le cas des échantillons vieillis 80 jours. Le pourcentage atomique de l’oxygène augmente au détriment de celui du carbone. De même, la déconvolution numérique des pics principaux centrés sur C1s et O1s a révélé la formation des photo-produits oxygénés en surface des deux séries de polymères. Ces derniers traduisent automatiquement un phénomène de la photo-oxydation. Les résultats de la décomposition de la série du polypropylène nous ont conduit à expliquer le phénomène photo-oxydatif par un mécanisme qui regroupe des réactions chimiques diverses. La photo-oxydatif est, alors, un processus qui est déclenché par l’absorption des photons issus des rayonnements UV, et accéléré par la présence de l’oxygène environnemental. Une étude comparative des résultats quantitatifs obtenus par la technique XPS, a mis en évidence un taux de vieillissement plus avancé en surface des échantillons PP qu’en celles des échantillons PVC. Les résultats obtenus par la technique thermogravimétrique ATG ont montré que le comportement de la dégradation thermique des échantillons PP se déplace vers les basses températures pour un PP qui est davantage vieilli. L’effet des intempéries et de la durée du vieillissement a affecté aussi les températures de fin de dégradation dont les valeurs correspondantes diminuent en fonction du temps d’exposition. De même, les résultats ATG ont marque une stabilité thermique de toute la série du polychlorure de vinyle malgré une petite perturbation observée dans le cas de l’échantillon vieilli pendant 80 jours. Les résultats thermique ainsi que spectroscopique relatifs à la série du PVC, peuvent être expliqués par la présence des adjuvants incorporés dans le polymère (stabilisants thermiques). L’utilisation de ces additifs a pour but d’empêcher l’élimination du HC1 et d’éviter la formation des structures conjuguées dans la matrice polymère. Ils jouent un rôle de retardateur du vieillissement. La calorimétrie différentielle à balayage (DSC), nous a servi à identifier tous les processus qui accompagnent la dégradation thermique des deux séries de polymères (PP et PVC).