FR2969528A1 - Procede d'extrusion d'un polymere en presence d'eau - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de transformation d'un polymère thermoplastique élastomère polycondensé, comprenant une étape d'extrusion du polymère thermoplastique élastomère polycondensé en présence d'eau. Le polymère thermoplastique élastomère polycondensé est notamment choisi parmi les copolyéther bloc amides, les copolyéther ou copolyester bloc uréthanes, les copolyéther bloc esters et les mélanges de ceux-ci, et de préférence est un copolyéther bloc amide.
Description
PROCEDE D'EXTRUSION D'UN POLYMERE EN PRESENCE D'EAU
DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne un procédé d'extrusion d'un polymère en présence d'eau.
ARRIERE-PLAN TECHNIQUE Il est connu d'utiliser des polymères thermoplastiques élastomères polycondensés, et notamment des copolyéther bloc amides, pour la production d'articles formés variés (semelles, courroies...), et ce par extrusion simple ou par injection dans un moule. Toutefois, cette technique pose des problèmes de dégradation des polymères lors de l'extrusion. Cette dégradation peut se traduire notamment par une décoloration, une chute de la masse molaire et un vieillissement accéléré des produits. Il existe donc un réel besoin de mettre au point un procédé de transformation d'un polymère thermoplastique élastomère polycondensé, dans lequel la dégradation du polymère lors de l'extrusion est réduite. Le document EP1037941 décrit l'extrusion d'une préparation composite comprenant du polyamide et une substance solide de type argile, en présence d'eau, dans le but d'éviter une étape préliminaire d'exfoliation de l'argile. Ce document ne permet pas de résoudre le problème posé, ne serait-ce que parce que le polyamide n'est pas un élastomère.
RESUME DE L'INVENTION L'invention concerne en premier lieu un procédé de transformation d'un polymère thermoplastique élastomère polycondensé, comprenant une étape d'extrusion du polymère thermoplastique élastomère polycondensé en présence d'eau.
Selon un mode de réalisation, l'étape d'extrusion est mise en oeuvre dans une extrudeuse, le procédé comprenant l'alimentation de l'extrudeuse en polymère thermoplastique élastomère polycondensé, l'alimentation de l'extrudeuse en eau et le dégazage de vapeur d'eau de l'extrudeuse. Selon un mode de réalisation, l'étape d'extrusion est effectuée à une température de 20 à 100 °C supérieure au point de fusion du polymère thermoplastique élastomère polycondensé en présence d'eau, de préférence supérieure de 30 à 80 °C à ce point de fusion.
Selon un mode de réalisation, la proportion massique de l'eau par rapport au polymère thermoplastique élastomère polycondensé lors de l'étape d'extrusion est de 1 à 50 %, de préférence de 5 à 30 %. Selon un mode de réalisation, le polymère thermoplastique élastomère polycondensé est choisi parmi les copolyéther bloc amides, les copolyéther ou copolyester bloc uréthanes, les copolyéther bloc esters et les mélanges de ceux-ci, et de préférence est un copolyéther bloc amide. Selon un mode de réalisation, le polymère thermoplastique élastomère polycondensé est un copolyéther bloc amide comprenant 1 à 80 % en masse de blocs polyéther et de 20 à 99 % en masse de blocs polyamide, de préférence de 4 à 80 % en masse de blocs polyéther et 20 à 96 % en masse de blocs polyamide. Selon un mode de réalisation, le copolyéther bloc amide comprend un bloc souple de poly(tétraméthylène éther) glycol.
Selon un mode de réalisation, le polyamide est le polyamide 12. Selon un mode de réalisation, le polymère thermoplastique élastomère polycondensé est extrudé en l'absence de tout autre composé à l'exception de l'eau. Selon un mode de réalisation, le polymère thermoplastique élastomère polycondensé est extrudé en présence d'un composé supplémentaire susceptible de former un matériau composite avec le polymère thermoplastique élastomère polycondensé, le composé supplémentaire étant de préférence une charge thermosensible. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend l'obtention d'au moins un article formé à l'issue de l'étape d'extrusion. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend l'obtention de granulés à l'issue de l'étape d'extrusion. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend des étapes ultérieures de fusion et d'extrusion des granulés et d'injection dans un moule, permettant d'obtenir au moins un article formé. La présente invention permet de surmonter les inconvénients de l'état de la technique. Elle fournit plus particulièrement un procédé de transformation d'un polymère thermoplastique élastomère polycondensé, dans lequel la dégradation du polymère lors de l'extrusion est réduite par rapport aux procédés de l'état de la technique. Ceci est accompli grâce à l'ajout d'eau lors de l'extrusion du polymère. Ce résultat est surprenant dans la mesure où les polymères thermoplastiques élastomères polycondensés sont généralement sensibles à l'hydrolyse (notamment les blocs polyamide et les groupements ester aliphatique). Sans vouloir être liés par une théorie, les inventeurs estiment que la présence d'eau permet de plastifier et lubrifier le matériau lors de l'extrusion, ce qui le protège de la dégradation thermique. En outre, la présence d'eau n'entraîne pas d'hydrolyse significative en raison de la cinétique relativement lente de l'hydrolyse et du faible temps de contact du polymère avec l'eau (typiquement moins de 30 secondes environ).
DESCRIPTION DE MODES DE REALISATION DE L'INVENTION L'invention est maintenant décrite plus en détail et de façon non limitative dans la description qui suit. Le terme « polymère thermoplastique élastomère » désigne un polymère qui constitue un matériau polyphasique présentant au moins deux transitions, à savoir une première transition à une température T1 (en général il s'agit de la température de transition vitreuse) et une deuxième transition à une température T2 supérieure à T1 (en général il s'agit du point de fusion). A une température inférieure à T1, le matériau est rigide, entre T1 et T2 il a un comportement élastique, et au-dessus de T2 il est fondu. Un tel polymère combine le comportement élastique des matériaux de type caoutchouc avec l'aptitude à la transformation des thermoplastiques. Le terme « polymère polycondensé » désigne un polymère susceptible d'être obtenu par un ensemble d'étapes de condensation, une molécule de petite taille (telle qu'une molécule d'eau par exemple) étant éliminée à chaque étape.
Les polymères utilisés dans le cadre de l'invention peuvent être choisis dans le groupe constitué des copolyéther bloc amides, copolyéther ou copolyesters bloc uréthanes et copolyéther bloc esters et des combinaisons de ceux-ci. La mise en oeuvre de l'invention suppose d'utiliser des polymères présentant une bonne miscibilité avec l'eau, ce qui exclut les polymères relativement hydrophobes. Des résultats particulièrement surprenants et intéressants en termes de limitation de la dégradation sont obtenus avec les copolyéther bloc amides.
Les copolyéther bloc amides, encore appelés copolymères à blocs polyéther et blocs polyamide, soit en abrégé « PEBA », résultent de la polycondensation de blocs polyamides à extrémités réactives avec des blocs polyéthers à extrémités réactives, telles que, entre autres : 1) blocs polyamides à bouts de chaîne diamines avec des blocs polyoxyalkylènes à bouts de chaînes dicarboxyliques ; 2) blocs polyamides à bouts de chaînes dicarboxyliques avec des blocs polyoxyalkylènes à bouts de chaînes diamines, obtenues par cyanoéthylation et hydrogénation de blocs polyoxyalkylène alpha-oméga dihydroxylées aliphatiques appelées polyétherdiols ; 3) blocs polyamides à bouts de chaînes dicarboxyliques avec des polyétherdiols, les produits obtenus étant, dans ce cas particulier, des polyétheresteram ides.
Les blocs polyamides à bouts de chaînes dicarboxyliques proviennent, par exemple, de la condensation de précurseurs de polyamides en présence d'un diacide carboxylique limiteur de chaîne. Les blocs polyamides à bouts de chaînes diamines proviennent par exemple de la condensation de précurseurs de polyamides en présence d'une diamine limiteur de chaîne.
La masse molaire en nombre Mn des blocs polyamides est comprise entre 400 et 20000 g/mol et de préférence entre 500 et 10000 g/mol. Les polymères à blocs polyamides et blocs polyéthers peuvent aussi comprendre des motifs répartis de façon aléatoire. On peut utiliser avantageusement trois types de blocs polyamides.
Selon un premier type, les blocs polyamides proviennent de la condensation d'un diacide carboxylique, en particulier ceux ayant de 4 à 20 atomes de carbone, de préférence ceux ayant de 6 à 18 atomes de carbone et d'une diamine aliphatique ou aromatique, en particulier celles ayant de 2 à 20 atomes de carbone, de préférence celles ayant de 6 à 14 atomes de carbone. A titre d'exemples d'acides dicarboxyliques, on peut citer l'acide 1,4-cyclohexyldicarboxylique, les acides butanedioïque, adipique, azélaïque, subérique, sébacique, dodécanedicarboxylique, octadécanedicarboxylique et les acides téréphtalique et isophtalique, mais aussi les acides gras dimérisés. A titre d'exemples de diamines, on peut citer la tétraméthylène diamine, l'hexaméthylènediamine, la 1,10-décaméthylènediamine, la dodécaméthylènediamine, la triméthylhexaméthylène diamine, les isomères des bis-(4-aminocyclohexyl)-méthane (BACM), bis-(3-méthyl-4- aminocyclohexyl)méthane (BMACM), et 2-2-bis-(3-méthyl-4-aminocyclohexyl)-propane (BMACP), et para-amino-di-cyclo-hexyl-méthane (PACM), et l'isophoronediamine (IPDA), la 2,6-bis-(aminométhyl)-norbornane (BAMN) et la pipérazine (Pip).
Avantageusement, on a des blocs PA4.12, PA4.14, PA4.18, PA6.10, PA6.12, PA6.14, PA6.18, PA9.12, PA10.10, PA10.12, PA10.14 et PA10.18. Selon un deuxième type, les blocs polyamides résultent de la condensation d'un ou plusieurs acides alpha oméga aminocarboxyliques et/ou d'un ou plusieurs lactames ayant de 6 à 12 atomes de carbone en présence d'un diacide carboxylique ayant de 4 à 12 atomes de carbone ou d'une diamine. A titre d'exemples de lactames, on peut citer le caprolactame, l'oenantholactame et le lauryllactame. A titre d'exemples d'acide alpha omega amino carboxylique, on peut citer les acides aminocaproïque, amino- 7-heptanoïque, amino-11- undécanoïque et amino-12-dodécanoïque. Avantageusement les blocs polyamides du deuxième type sont en polyamide 11, en polyamide 12 ou en polyamide 6. Selon un troisième type, les blocs polyamides résultent de la condensation d'au moins un acide alpha oméga aminocarboxylique (ou un lactame), au moins une diamine et au moins un diacide carboxylique. Dans ce cas, on prépare les blocs polyamide PA par polycondensation : - de la ou des diamines aliphatiques linéaires ou aromatiques ayant X atomes de carbone ; - du ou des diacides carboxyliques ayant Y atomes de carbone ; et - du ou des comonomères {Z}, choisis parmi les lactames et les acides alpha-oméga aminocarboxyliques ayant Z atomes de carbone et les mélanges équimolaires d'au moins une diamine ayant X1 atomes de carbone et d'au moins un diacide carboxylique ayant Y1 atomes de carbones, (X1, Y1) étant différent de (X, Y) ; - ledit ou lesdits comonomères {Z} étant introduits dans une proportion pondérale allant jusqu'à 500/0, de préférence jusqu'à 200/0, encore plus avantageusement jusqu'à 100/0 par rapport à l'ensemble des monomères précurseurs de polyamide ; - en présence d'un limiteur de chaîne choisi parmi les diacides carboxyliques. Avantageusement, on utilise comme limiteur de chaîne le diacide carboxylique ayant Y atomes de carbone, que l'on introduit en excès par rapport à la stoechiométrie de la ou des diamines.
Selon une variante de ce troisième type les blocs polyamides résultent de la condensation d'au moins deux acides alpha oméga aminocarboxyliques ou d'au moins deux lactames ayant de 6 à 12 atomes de carbone ou d'un lactame et d'un acide aminocarboxylique n'ayant pas le même nombre d'atomes de carbone en présence éventuelle d'un limiteur de chaîne. A titre d'exemple d'acide alpha omega amino carboxylique aliphatique, on peut citer les acides aminocaproïques, amino-7-heptanoïque, amino-11-undécanoïque et amino-12-dodécanoïque. A titre d'exemple de lactame, on peut citer le caprolactame, l'oenantholactame et le lauryllactame. A titre d'exemple de diamines aliphatiques, on peut citer l'hexaméthylènediamine, la dodécaméthylènediamine et la triméthylhexaméthylène diamine. A titre d'exemple de diacides cycloaliphatiques, on peut citer l'acide 1,4-cyclohexyldicarboxylique. A titre d'exemple de diacides aliphatiques, on peut citer les acides butane-dioïque, adipique, azélaïque, subérique, sébacique, dodécanedicarboxylique, les acides gras dimérisés (ces acides gras dimérisés ont de préférence une teneur en dimère d'au moins 980/0; de préférence ils sont hydrogénés; ils sont commercialisés sous la marque Pripol® par la société Unichema, ou sous la marque Empol® par la société Henkel) et les polyoxyalkylènes - a,w diacides. A titre d'exemple de diacides aromatiques, on peut citer les acides téréphtalique (T) et isophtalique (1). A titre d'exemple de diamines cycloaliphatiques, on peut citer les isomères des bis-(4-aminocyclohexyl)-méthane (BACM), bis-(3-méthyl-4-aminocyclohexyl)méthane (BMACM), et 2- 2-bis-(3-méthyl-4-aminocyclohexyl)-propane(BMACP), et para-amino-dicyclo-hexyl-méthane (PACM). Les autres diamines couramment utilisées peuvent être 1'isophoronediamine (IPDA), la 2,6-bis-(aminométhyl)-norbornane (BAMN) et la pipérazine. A titre d'exemples de blocs polyamides du troisième type, on peut citer les suivantes : - 6.6/6 dans laquelle 6.6 désigne des motifs hexaméthylènediamine condensée avec l'acide adipique. 6 désigne des motifs résultant de la condensation du caprolactame. - 6.6/6.10/11/12 dans laquelle 6.6 désigne 1'hexaméthylènediamine condensée avec l'acide adipique. 6.10 désigne 1'hexaméthylènediamine condensée avec l'acide sébacique. 11 désigne des motifs résultant de la condensation de l'acide aminoundécanoïque. 12 désigne des motifs résultant de la condensation du Iauryllactame. La masse Mn des blocs polyéther est comprise entre 100 et 6 000 g/mol et de préférence entre 200 et 3 000 g/mol. De préférence, le polymère comprend de 1 à 80 % en masse de blocs polyéther et de 20 à 99 % en masse de blocs polyamide, de préférence de 4 à 80 % en masse de blocs polyéther et 20 à 96 % en masse de blocs polyamide. Les blocs polyéthers sont constitués de motifs oxyde d'alkylène. Ces motifs peuvent être par exemple des motifs oxyde d'éthylène, des motifs oxyde de propylène ou tétrahydrofurane (qui conduit aux enchaînements polytétraméthylène glycol). On utilise ainsi des blocs PEG (polyethylène glycol) c'est à dire ceux constitués de motifs oxyde d'éthylène, des blocs PPG (propylène glycol) c'est à dire ceux constitués de motifs oxyde de propylène, des blocs P03G (polytriméthylène glycol) c'est-à-dire ceux constitués de motifs polytriméthylène ether de glycol (de tels copolymères avec des blocs polytriméthylene ether sont décrits dans le document US6590065), et des blocs PTMG c'est à dire ceux constitués de motifs tetraméthylène glycols appelés aussi polytétrahydrofurane. Les copolymères PEBA peuvent comprendre dans leur chaîne plusieurs types de polyéthers, les copolyéthers pouvant être à blocs ou statistiques. On peut également utiliser des blocs obtenus par oxyéthylation de bisphenols, tels que par exemple le bisphenol A. Ces derniers produits sont décrits dans le brevet EP613919. Les blocs polyéthers peuvent aussi être constitués d'amines primaires éthoxylées. A titre d'exemple d'amines primaires éthoxylées on peut citer les produits de formule : H -(OCH2CH2)m -N-(CH2CH2O)n H (CH2), CH3 dans laquelle m et n sont compris entre 1 et 20 et x entre 8 et 18. Ces produits sont disponibles dans le commerce sous la marque Noramox® de la société CECA et sous la marque Genamin® de la société Clariant. Les blocs souples polyéthers peuvent comprendre des blocs polyoxyalkylène à bouts de chaînes NH2, de telles blocs pouvant être obtenues par cyanoacétylation de blocs polyoxyalkylène alpha-oméga dihydroxylés aliphatiques appelées polyétherdiols. Plus particulièrement, on pourra utiliser les Jeffamines (Par exemple Jeffamine0 D400, D2000, ED 2003, XTJ 542, produits commerciaux de la société Huntsman, également décrites dans les documents de brevets JP2004346274, JP2004352794 et EP1482011).
Les blocs polyétherdiols sont soit utilisés tels quels et copolycondensés avec des blocs polyamides à extrémités carboxyliques, soit ils sont aminés pour être transformés en polyéther diamines et condensés avec des blocs polyamides à extrémités carboxyliques. La méthode générale de préparation en deux étapes des copolymères PEBA ayant des liaisons ester entre les blocs PA et les blocs PE est connue et est décrite, par exemple, dans le brevet français FR2846332. La méthode générale de préparation des copolymères PEBA de l'invention ayant des liaisons amide entre les blocs PA et les blocs PE est connue et décrite, par exemple dans le brevet européen EP1482011. Les blocs polyéther peuvent être aussi mélangés avec des précurseurs de polyamide et un limiteur de chaîne diacide pour faire les polymères à blocs polyamides et blocs polyéthers ayant des motifs répartis de façon statistique (procédé en une étape). Bien entendu, la désignation PEBA dans la présente description de l'invention se rapporte aussi bien aux Pebax® commercialisés par Arkema, aux Vestamid® commercialisés par Evonik®, aux Grilamid® commercialisés par EMS, qu'aux Kellaflex® commercialisés par DSM ou à tout autre PEBA d'autres fournisseurs. Avantageusement, les copolymères PEBA ont des blocs PA en PA 6, en PA 11, en PA 12, PA 6.12, en PA 6.6/6, en PA 10.10 et/ou en PA 6.14, de préférence des blocs PA 11 et/ou PA 12 ; et des blocs PE en PTMG, en PPG et/ou en PO3G. Les PEBA à base de blocs PE constitués majoritairement de PEG sont à ranger dans la gamme des PEBA hydrophiles. Les PEBA à base de blocs PE constitués majoritairement de PTMG sont à ranger dans la gamme des PEBA hydrophobes. Avantageusement, ledit PEBA utilisé dans la composition selon l'invention est obtenu au moins partiellement à partir de matières premières bio-ressourcées. Par matières premières d'origine renouvelable ou matières premières bio-ressourcées, on entend des matériaux qui comprennent du carbone bioressourcé ou carbone d'origine renouvelable. En effet, à la différence des matériaux issus de matières fossiles, les matériaux composés de matières premières renouvelables contiennent du 14c. La « teneur en carbone d'origine renouvelable » ou « teneur en carbone bio-ressourcé » est déterminée en application des normes ASTM D 6866 (ASTM D 6866-06) et ASTM D 7026 (ASTM D 7026-04). A titre d'exemple, les PEBA à base de polyamide 11 proviennent au moins en partie de matières premières bioressourcées et présentent une teneur en carbone bio-ressourcé d'au moins 10/0, ce qui correspond à un ratio isotopique de 12C/14C d'au moins 1,2 x 10-14. De préférence, les PEBA selon l'invention comprennent au moins 500/0 en masse de carbone bio-ressourcé sur la masse totale de carbone, ce qui correspond à un ratio isotopique 12C/14C d'au moins 0,6.10-12. Cette teneur est avantageusement plus élevée, notamment jusqu'à 1000/0, qui correspond à un ratio isotopique 12C/14C de 1,2 x 10-12, dans le cas de PEBA à blocs PA 11 et blocs PE comprenant du PO3G, PTMG et/ou PPG issus de matières premières d'origine renouvelable. On peut également utiliser un copolyéther bloc uréthane comprenant un bloc souple de poly(oxyalkylène) et un bloc polyuréthane. Les blocs polyuréthane peuvent être obtenus par réaction entre un diisocyanate et un diol. Les blocs souples polyéther peuvent être tels que décrits ci-dessus en relation avec les PEBA.
On peut également utiliser un copolyéther bloc ester comprenant un bloc souple de poly(oxyalkylène) et un bloc polyester. Le bloc polyester peut être obtenu par polycondensation par estérification d'un acide carboxylique, tel que l'acide isophtalique ou l'acide téréphtalique ou un acide carboxylique bio-sourcé (tel que l'acide furane dicarboxylique), avec un glycol, tel que l'éthylène glycol, le triméthylène glycol, le propylène glycol ou le tétraméthylène glycol. Les blocs souples polyéther peuvent être tels que décrits ci-dessus en relation avec les PEBA. Le procédé selon l'invention comprend l'alimentation d'une extrudeuse (par exemple une extrudeuse à double vis) avec le polymère ci-dessus à l'état solide, et l'alimentation de l'extrudeuse en eau. Le polymère est fondu et mélangé avec l'eau, et l'eau est ensuite éliminée par dégazage de vapeur d'eau avant la sortie du polymère de l'extrudeuse (au moyen d'une ouverture de dégazage), ou éventuellement simultanément à la sortie du polymère de l'extrudeuse. L'eau est de préférence introduite dans une proportion massique de 1 à 50 %, et par exemple de 5 à 30 % par rapport à la quantité de polymère. La présence d'eau dans l'extrudeuse permet de réduire la température d'extrusion, par exemple de 10 à 60°C environ dans le cas de polymères de type copolyéther bloc ester amide. Par exemple, la température lors de l'extrusion peut être de 20 à 100°C supérieure au point de fusion du matériau (polymère et eau), de préférence supérieure de 30 à 80°C par rapport à ce point de fusion.
Le polymère peut être extrudé seul (hormis la présence d'eau) ou bien en présence d'un composé supplémentaire susceptible de former un matériau composite avec le polymère. Il est notamment avantageux d'utiliser en tant que composé supplémentaire une charge thermosensible. A titre d'exemple de charge thermosensible, on peut notamment citer l'amidon, et en particulier l'amidon natif. A l'issue de l'étape d'extrusion, on obtient, après refroidissement et éventuellement découpage du matériau : soit des granulés de polymère, soit directement des articles formés (tels que des tubes, films, profilés, etc.) selon la forme de la filière de l'extrudeuse. Dans le cas où l'on obtient des granulés de polymère, ces granulés peuvent à leur tour être utilisés pour fabriquer des articles formés, au moyen d'une étape ultérieure d'extrusion des granulés et d'injection dans un moule. Le matériau moulé est mis sous pression et refroidi pour fournir les articles formés. Par exemple, la température lors de l'extrusion peut être de 20 à 100°C supérieure au point de fusion du matériau, de préférence supérieure de 30 à 80°C par rapport à ce point de fusion. Le produit peut être choisi parmi les pièces automobiles, les textiles, les tissés ou non tissés, l'habillement, les chaussures, les articles de sport, les articles de loisirs, les objets électroniques, le matériel informatique, les équipements de santé, les additifs industriels, l'emballage et les produits ménagers. On peut en particulier citer les tableaux de bord, les airbags, les semelles de chaussure de sport, les balles de golf, les tubes à usage médical, les cathéters, les ballons d'angioplastie, les courroies péristaltiques, les bandes de courroies transporteuses, les produits imper-respirants, les peaux et/ou cuirs synthétiques, les films thermoplastiques ou d'emballage. Les inventeurs ont constaté avec surprise que l'effet de faible dégradation du polymère obtenu selon l'invention est conservé même lorsque l'extrusion initiale est suivie d'une deuxième extrusion et injection, alors même que la deuxième extrusion n'est pas effectuée en présence d'eau.
EXEMPLES Les exemples suivants illustrent l'invention sans la limiter.
Exemple 1 - miscibilité d'un copolvéther bloc amide (PEBA) avec l'eau On utilise un PEBA à base de polyamide 12, commercialisé par Arkema France sous la marque Pebax®. Sa composition molaire est de 24,8 % de polytétramethylène éther glycol, de 73 % de polyamide 12 et de 2,2 0/0 d'acide adipique en tant qu'élément de liaison. On utilise un calorimètre à balayage différentiel à basse pression (Mettler Toledo HPDSC 827e, pression maximale de 100 bar) afin d'étudier la séparation de phases ou la miscibilité du PEBA et de l'eau à pression élevée et température élevée. La chambre de mesure est connectée à une vanne de contrôle de pression (Brooks PC 5866) contrôlée par un contrôleur de vanne Brooks (ReadOut & Control Electronics 0152). Ainsi, la température et la pression sont fixées de manière indépendante dans le four du calorimètre et des courbes de chauffage ou de refroidissement à pression constante peuvent être obtenues, ce qui permet de simuler les conditions d'extrusion. L'eau et la poudre de PEBA sont mélangées avec un rapport massique de 70:30, l'échantillon total pesant environ 10 mg. Les granulés de PEBA sont cryobroyés dans un broyeur (Pulverisette14, Fritsch) à 14000 rpm.
Les résultats obtenus sont les suivants : A pression atmosphérique, deux pics sont observés sur la première courbe de chauffage. Le premier pic (principal) est juste au-dessus de 100°C et correspond à l'évaporation de l'eau. Le second est situé à 171 °C et correspond à la fusion du polymère. La température de fusion est identique à celle du PEBA pur puisque l'eau s'est évaporée avant. La courbe de refroidissement est similaire, avec un seul pic de cristallisation du polymère à 146°C. A pression élevée (80 bar), un seul pic est observé à 153,5°C. Le pic d'ébullition de l'eau (normalement à 295°C à cette pression) a disparu et le pic restant correspond à la fusion d'une phase unique comprenant le polymère et l'eau. Ce pic est décalé de 17,5°C par rapport au pic du PEBA seul. A d'autres pressions (20, 40 ou 60 bar), le point de fusion de la phase PEBA / eau apparaît encore à la même température de 153,5°C. 30 35 Exemple 2 - extrusion et impact sur la déqradation du PEBA On introduit le PEBA de l'exemple 1 dans une extrudeuse à double vis co-rotatives (Coperion Megacompounder, 1 m de longueur, rapport L/D de 40, diamètre de vis de 25 mm) équipée d'une pompe à injection d'eau et de deux ouvertures de dégazage. La pression de fusion imposée par les vis (de 70 à 100 bar) au point d'injection d'eau est supérieure à la courbe de pression de vapeur de l'eau. La température est fixée à 190°C tout au long de la vis (avec une température réelle de 20°C inférieure au point d'injection d'eau) et la vitesse de rotation est de 200 rpm. Le polymère est introduit à un débit de 7 kg/h et l'eau à un débit de 3 L/h. Après séchage pendant 16 h à 90°C, l'injection d'haltères ISO 527-2 (type 1A) a été réalisée sur Kraus Maffei 80-160E. Les températures d'injection ont été réglées de 190 °C (zone d'alimentation) à 230 °C (buse), avec une température de moule de 20°C, une contre-pression de 75 bars, une vitesse de rotation de la vis de 80 mm/s et une pression de maintien de 400 bars pendant 29 s. La masse moléculaire des matériaux est évaluée par chromatographie d'exclusion diffusion (GPC, Waters Alliance 2695) en utilisant de I'hexafluoroisopropanol en tant que solvant à 40°C. On dissout les échantillons pendant 24 heures à une concentration de 1 g/L. On utilise un détecteur réfractomètre UV réglé à 228 nm et on effectue une calibration avec des références de polyméthylméthacrylate. La masse moléculaire moyenne en nombre (Mn) et la masse moléculaire moyenne en poids (Mw) sont donc données en « équivalents PMMA ».
Les résultats obtenus sont résumés dans le tableau suivant : 35 Echantillon Mn Mw Mw / Mn PEBA brut non transformé 39100 82800 2,1 PEBA subissant une extrusion / injection en 30500 63500 2,1 une étape, sans eau PEBA subissant une extrusion en présence 39600 78800 2,0 d'eau PEBA subissant une extrusion en présence 38100 77100 2,0 d'eau suivie d'une extrusion / injection PEBA subissant une extrusion sans eau 36200 73200 2,0 PEBA subissant une extrusion sans eau 29400 62300 2,1 suivie d'une extrusion / injection On constate que la diminution de masse moléculaire du PEBA lors de la transformation dudit PEBA est moins importante lorsque de l'eau est utilisée pendant l'extrusion qu'en l'absence d'eau, ce qui signifie que le polymère se dégrade moins en présence d'eau. L'indice de polydispersité Mw/Mn est par ailleurs conservé. 1. 5 2. 15 3. 20 4. 25 5. 30 6. 35
Claims (13)
- REVENDICATIONS1. Procédé de transformation d'un polymère REVENDICATIONS1. Procédé de transformation d'un polymère thermoplastique élastomère polycondensé, comprenant une étape d'extrusion du polymère thermoplastique élastomère polycondensé en présence d'eau.
- 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape d'extrusion est mise en oeuvre dans une extrudeuse, le procédé comprenant l'alimentation de l'extrudeuse en polymère thermoplastique élastomère polycondensé, l'alimentation de l'extrudeuse en eau et le dégazage de vapeur d'eau de l'extrudeuse.
- 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'étape d'extrusion est effectuée à une température de 20 à 100 °C supérieure au point de fusion du polymère thermoplastique élastomère polycondensé en présence d'eau, de préférence supérieure de 30 à 80 °C à ce point de fusion.
- 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la proportion massique de l'eau par rapport au polymère thermoplastique élastomère polycondensé lors de l'étape d'extrusion est de 1 à 50 %, de préférence de 5 à 30 %.
- 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le polymère thermoplastique élastomère polycondensé est choisi parmi les copolyéther bloc amides, les copolyéther ou copolyester bloc uréthanes, les copolyéther bloc esters et les mélanges de ceux-ci, et de préférence est un copolyéther bloc amide.
- 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le polymère thermoplastique élastomère polycondensé est un copolyéther bloc amide comprenant 1 à 80 % en masse de blocs polyéther et de 20 à 99 % en masse de blocs polyamide, de préférence de 4 à 80 % en masse de blocs polyéther et 20 à 96 % en masse de blocs polyamide.
- 7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel le copolyéther bloc amide comprend un bloc souple de poly(tétraméthylène éther) glycol.
- 8. Procédé selon la revendication 6 ou 7, dans lequel le polyamide est le polyamide 12.
- 9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel le polymère thermoplastique élastomère polycondensé est extrudé en l'absence de tout autre composé à l'exception de l'eau.
- 10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel le polymère thermoplastique élastomère polycondensé est extrudé en présence d'un composé supplémentaire susceptible de former un matériau composite avec le polymère thermoplastique élastomère polycondensé, le composé supplémentaire étant de préférence une charge thermosensible.
- 11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, comprenant l'obtention d'au moins un article formé à l'issue de l'étape d'extrusion.
- 12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, comprenant l'obtention de granulés à l'issue de l'étape d'extrusion.
- 13. Procédé selon la revendication 12, comprenant des étapes ultérieures de fusion et d'extrusion des granulés et d'injection dans un moule, permettant d'obtenir au moins un article formé.
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