Influence de la formulation de stabilisants sur certaines propriétés mécaniques et morphologiques du PVC rigide

Details

Supervisors

Devaux, Jacques ; Daoust, Daniel

Degree label

Master [120] : ingénieur civil en chimie et science des matériaux

Abstract

Pour des raisons de toxicité, les stabilisants à base de plomb habituellement ajoutés au PVC sont progressivement remplacés par des stéarates de calcium et de zinc. Mais pour la société Shin Etsu, les canalisations stabilisées à base de Ca/Zn présentent une moins bonne résistance à la pression interne. Cette problématique est à l'origine d'un projet de recherche entre Shin Etsu et l'unité POLY de l'UCL. Les résultats des études antérieures de ce projet ont confirmé les observations de Shin Etsu sur base d'une série d'essais quantifiés en fluage. Par ailleurs, de nombreuses informations sur les caractéristiques thermiques des canalisations ont été mises en évidence. Les expériences en laboratoire montrent également que le volume libre a une influence importante sur le comportement mécanique, et que les formulations de stabilisants semblent induire des différences de taux de gel au sein des canalisations. A ce stade, il convenait donc de faire le point et d’approfondir certains résultats, en particulier en DSC. L’étude de la résistance mécanique des canalisations a ainsi été complétée au moyen d'essais répétés en traction, ceci afin d’étudier l’effet de la vitesse de sollicitation. D’autre part, dans l’optique de mieux comprendre l’impact du volume libre sur le fluage et la traction, la caractérisation morphologique a été étendue aux techniques DMA et TMA. En analyse élémentaire, l’évaluation des proportions d’ingrédients introduits dans les one-packs devait montrer s’il existe des différences entres formulations au niveau de l’action lubrifiante des chaînes stéarates. Les observations en traction ont montré, comme en fluage, que le vieillissement sous Tg permet d'améliorer la résistance mécanique. En effet, le vieillissement augmente la limite élastique du matériau. La caractérisation a confirmé que les tuyaux stabilisés à base de plomb présentent un taux de gélification plus faible, et une enthalpie de cristallisation à froid plus importante. Les analyses en DMA et TMA ont permis de soutenir que le volume libre a un effet déterminant sur les propriétés physiques des canalisations. Les échantillons issus de la formulation Pb ont à nouveau présenté les meilleures caractéristiques thermiques, et semblent avoir une mobilité de chaînes plus limitée. Les quantités de stéarates contenus dans les one-packs n’ont pu être déterminées avec précision sans avoir la composition chimique exacte des formulations considérées. Cependant, les proportions en stéarates semblent être globalement proches, et ne justifient pas un effet important de leur action lubrifiante sur l’écoulement du PVC.