FR3139825A1 - Composition comprenant au moins un peroxyde de dialkyle ou de peroxycétal et au moins un peroxyde organique insaturé - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne une composition comprenant au moins un peroxyde organique choisi dans le groupe constitué par les peroxydes de dialkyle, les peroxycétals et un mélange de ceux-ci et au moins un peroxyde organique insaturé. L'invention concerne également l'utilisation d'une telle composition pour empêcher le grillage d'au moins une composition réticulable. La présente invention concerne également un procédé de réticulation d'au moins une composition réticulable comprenant au moins un polymère réticulable. En outre, l'invention vise à fournir un article, notamment un article moulé ou un article extrudé, pouvant être obtenu à partir dudit procédé de réticulation.
Description
La présente invention concerne une composition comprenant au moins un peroxyde organique choisi dans le groupe constitué par les peroxydes de dialkyle, les peroxycétals et un mélange de ceux-ci et au moins un peroxyde organique insaturé.
L'invention concerne également l'utilisation d'une telle composition pour empêcher le grillage d'au moins une composition réticulable comprenant au moins un polymère réticulable, de préférence choisi dans le groupe constitué par les polymères thermoplastiques, les polymères élastomères et leurs mélanges, encore plus préférablement dans le groupe constitué par les polymères élastomères.
L'invention concerne en outre un procédé de réticulation d'au moins une composition réticulable comprenant au moins un polymère réticulable, de préférence choisi dans le groupe constitué par les polymères thermoplastiques, les polymères élastomères et leurs mélanges, en présence de ladite composition.
En outre, l'invention vise à fournir un article, notamment un article moulé ou un article extrudé, pouvant être obtenu à partir du procédé détaillé ci-après.
ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION
Les polymères et copolymères, à savoir les polymères thermoplastiques, les élastomères et leurs mélanges, réticulés avec des peroxydes organiques et/ou des composés azoïques présentent généralement de meilleures propriétés mécaniques et physiques que les polymères non réticulés ou les polymères réticulés par durcissement au soufre. Ces propriétés peuvent inclure, par exemple, une résistance élevée au vieillissement thermique, un faible pourcentage de déformation rémanente après compression, une diminution de la coloration du métal et une production facile de produits colorés avec une stabilité de couleur améliorée.
Cependant, la réticulation prématurée, également appelée grillage, qui se produit pendant la phase préparatoire représente un problème majeur dans la mise en œuvre des peroxydes organiques et des composés azoïques dans les applications de réticulation (également appelée durcissement) des matériaux élastomères et/ou thermoplastiques.
La phase préparatoire consiste généralement à mélanger ou à composer les constituants et éventuellement à les extruder à des températures souvent élevées. Les conditions opératoires de cette phase préparatoire conduisent très souvent à la décomposition partielle du peroxyde ou de l'initiateur azoïque, induisant ainsi la réaction de réticulation prématurée avec la formation de particules de gel dans la masse du mélange polymérique. La présence de ces particules de gel est responsable de la transmission de défauts, tels que l'inhomogénéité et la rugosité de surface, sur le produit final.
En conséquence, le grillage peut réduire les propriétés plastiques du matériau polymère visé, de sorte qu'il ne peut plus être transformé, ce qui peut entraîner la perte de tout le lot. En outre, un grillage excessif peut conduire dans certains cas à l'arrêt complet de l'opération d'extrusion.
Plusieurs tentatives ont été développées afin de freiner la tendance au grillage. Par exemple, l'ajout d'un initiateur de radicaux libres dont la durée de la demi-vie est longue, a déjà été proposé. Cependant, les inconvénients qui découlent de cette mise en œuvre sont la faible productivité due à un long durcissement et les coûts énergétiques élevés.
Par ailleurs, d'autres tentatives s'articulent autour de l'utilisation de divers additifs comme inhibiteurs de grillage pendant la réticulation des compositions polymères, tels que les hydroperoxydes organiques, les monomères vinyliques, les nitrites, les amines aromatiques, les composés phénoliques, les composés mercaptothiazole, les sulfures, les hydroquinones et les composés dialkyl dithio-carbamate.
Bien que ces additifs soient utilisés pour prolonger le temps de résistance au grillage, ils n'en demeurent pas moins qu'ils entravent le temps de durcissement et/ou la densité de réticulation finale et entraînent ainsi une diminution de la productivité et/ou des propriétés du produit final.
En effet, la densité de réticulation correspond à une indication des propriétés, notamment mécaniques, du produit final. Ainsi, une diminution de la densité de réticulation est souvent un gage de l'atténuation des propriétés mécaniques du produit final.
En conséquence, il existe un réel besoin de fournir des compositions qui soient capables d'allonger le temps de résistance au grillage lors de la réticulation d'une composition polymérique, notamment thermoplastique et/ou élastomère, sans induire un effet néfaste sur le temps de durcissement et/ou la densité de réticulation finale.
En d'autres termes, l'un des buts de la présente invention est de fournir des compositions qui sont capables de réticuler (ou de durcir) efficacement des compositions polymères et de conférer en même temps de bonnes propriétés, en termes de propriétés physiques et/ou mécaniques, au produit visé.
En particulier, l'un des buts de la présente invention est de retarder le grillage pendant la réticulation des compositions polymères sans induire une perte significative de l'efficacité de la réticulation.
DESCRIPTION DE L'INVENTION
La présente invention résulte notamment de la découverte inattendue, par les inventeurs, que le mélange de deux classes de peroxydes organiques dans un rapport spécifique est capable de surmonter les inconvénients susmentionnés.
La présente invention concerne donc une composition comprenant :
a) au moins un peroxyde organique (a) choisi dans le groupe constitué par les peroxydes de dialkyle, les peroxycétals et leurs mélanges,
b) au moins un peroxyde organique (b) comprenant dans sa structure au moins une chaîne latérale insaturée, ledit peroxyde organique (b) étant différent du peroxyde organique (a),
c) au moins un nitroxyde,
dans laquelle le rapport pondéral entre l’au moins un peroxyde organique (b) et l’au moins un peroxyde organique (a) est compris entre 0,003 et 0,04.
La composition de la présente invention permet de retarder le grillage lors de la réticulation de compositions polymériques, notamment thermoplastiques et/ou élastomères, sans entraver le temps de durcissement et/ou la densité de réticulation.
En d'autres termes, la composition selon la présente invention permet d'étendre la résistance au grillage d'une composition polymérique pendant la réticulation et d'assurer la durabilité du temps de durcissement et/ou de la densité de réticulation.
En conséquence, la composition de la présente invention peut être utilisée efficacement pour réticuler une composition polymérique tout en conférant de bonnes propriétés, notamment de bonnes propriétés physiques et/ou mécaniques, au produit visé avec une productivité satisfaisante.
En particulier, la composition de la présente invention confère des propriétés mécaniques améliorées au produit final, et plus particulièrement une résistance accrue au vieillissement.
L'invention se rapporte également à un procédé de fabrication de la composition précitée comprenant le mélange de :
a) l’au moins un peroxyde organique (a) choisi dans le groupe constitué par les peroxydes de dialkyle, les peroxycétals et leurs mélanges, et
b) l’au moins un peroxyde organique (b) comprenant dans sa structure au moins une chaîne latérale insaturée, ledit peroxyde organique (b) étant différent du peroxyde organique (a),
c) optionnellement au moins un nitroxyde,
dans laquelle le rapport pondéral entre l’au moins un peroxyde organique (b) et l’au moins un peroxyde organique (a) est compris entre 0,003 et 0,04.
La présente invention concerne également un procédé de réticulation d'au moins une composition réticulable comprenant au moins un polymère réticulable, notamment choisi dans le groupe constitué par les polymères thermoplastiques, les polymères élastomères et leurs mélanges, comprenant :
i) le mélange éventuellement de ladite composition réticulable en présence d'une composition comprenant :
a) au moins un peroxyde organique (a) choisi dans le groupe constitué par les peroxydes de dialkyle, les peroxycétals et leurs mélanges,
b) au moins un peroxyde organique (b) comprenant dans sa structure au moins une chaîne latérale insaturée, ledit peroxyde organique (b) étant différent du peroxyde organique (a),
dans lequel le rapport pondéral entre ledit peroxyde organique (b) et ledit peroxyde organique (a) est compris entre 0,003 et 0,04, de préférence entre 0,005 et 0,03, plus préférablement entre 0,01 et 0,025 ;
ii) le durcissement du mélange obtenu.
Le procédé de la présente invention permet de retarder le grillage de ladite composition réticulable sans entraver de manière significative la densité de réticulation. En d'autres termes, il a été observé que la densité de réticulation ne s’effondre pas au cours du procédé précité.
Le procédé selon l'invention peut permettre de fabriquer un article présentant de bonnes propriétés, notamment de bonnes propriétés physiques et/ou mécaniques, tout en assurant une productivité satisfaisante.
Ainsi, un autre aspect de la présente invention vise un article, notamment un article moulé ou un article extrudé, susceptible d’être obtenu à partir du procédé détaillé précédemment.
Un autre objet de l'invention vise l'utilisation de la composition précitée pour durcir au moins une composition réticulable comprenant au moins un polymère réticulable, notamment choisi dans le groupe constitué par les polymères thermoplastiques, les polymères élastomères et leurs mélanges, de préférence les polymères élastomères.
Avantageusement, l'utilisation de la composition permet de limiter les risques de grillage d'une composition réticulable et permet de contrôler son durcissement.
De préférence, la composition précitée est utilisée pour éviter le grillage d'au moins une composition réticulable comprenant au moins un polymère réticulable tel que défini précédemment.
D'autres objets et caractéristiques, aspects et avantages de l'invention apparaîtront encore plus clairement à la lecture de la description et des exemples qui suivent.
Dans le texte qui suit, et sauf indication contraire, les limites d'un intervalle de valeurs sont incluses dans cet intervalle, notamment dans les expressions « entre » et « allant de...à... ».
En outre, l'expression « au moins un » utilisée dans la présente description est équivalente à l'expression « un/une ou plusieurs ».
Dans le texte ci-après, les termes « peroxycétal » et « percétal » sont équivalents.
En outre, le terme « polymère » englobe les « homopolymères » et les « copolymères », le terme « copolymères » désignant un polymère composé d'au moins deux monomères différents sous forme polymérisée. Par exemple, un copolymère selon la présente divulgation peut être un polymère comprenant deux monomères différents, un terpolymère est un polymère comprenant trois monomères différents ou plus.
Composition
Comme détaillé précédemment, la composition de la présente invention contient notamment au moins un peroxyde organique (a) choisi dans le groupe constitué par les peroxydes de dialkyle, les peroxycétals et leurs mélanges.
Les peroxydes de dialkyle peuvent être choisis dans le groupe constitué par le peroxyde de di-t-butyle ; le peroxyde de t-butyl-cumyl ; le 2,5-di(cumylperoxy)-2,5-diméthyl hexane ; le 4-méthyl-4-(t-butylperoxy)-2-pentanol ; le 4-méthyl-4-(t-amylperoxy)-2-pentanol ; le 4-méthyl-4-(cumylperoxy)-2-pentanol ; le 4-méthyl-4-(t-butylperoxy)-2-pentanone ; le 4-méthyl-4-(t-amylperoxy)-2-pentanone ; le 4-méthyl-4-(cumylperoxy)-2-pentanone ; le 2,5-diméthyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexane ; le 2,5-diméthyl-2,5-di(t-amylperoxy)hexane ; le 2,5-diméthyl-2-t-butylperoxy-5-hydroperoxyhexane ; le 2,5-diméthyl-2-cumylperoxy-5-hydroperoxy hexane ; le 2,5-diméthyl-2-t-amylperoxy-5-hydroperoxyhexane ; le 1,3-bis(tert-butylperoxyisopropyl)-benzène, 1,4-bis(tert-butylperoxyisopropyl)-benzène ; le 1,3,5-tris(t-butylperoxyisopropyl)benzène ; le 1,3,5-tris(t-amylperoxyisopropyl)benzène ; le 1,3,5-tris(cumylperoxyisopropyl)benzène ; le di[1,3-diméthyl-3-(t-butylperoxy)butyl]carbonate ; le di[1,3-diméthyl-3-(t-amylperoxy)butyl]carbonate ; le di[1,3-diméthyl-3-(cumylperoxy)butyl]carbonate ; le peroxyde de di-t-amyle ; le peroxyde de dicumyle ; le peroxyde de t-butylperoxy-méta-isopropényl-cumyle ; le peroxyde de t-amyl-cumyl ; le peroxyde de t-butyl-isopropényl-cumyle ; le 2,4,6-tri(butylperoxy)-s-triazine ; le 1,3,5-tri[1-(t-butylperoxy)-1-méthyléthyl]benzène ; le 1,3,5-tri-[(t-butylperoxy)-isopropyl]benzène ; le 1,3-diméthyl-3-(t-butylperoxy)butanol ;le 1,3-diméthyl-3-(t-amylperoxy)butanol et leurs mélanges.
D'autres peroxydes de dialkyle qui peuvent être utilisés seuls ou en combinaison avec les autres initiateurs de radicaux libres envisagés par la présente divulgation sont ceux choisis dans le groupe représenté par la formule (I) suivante :
dans laquelle R4et R5peuvent être indépendamment en position méta ou para et sont identiques ou différents et sont choisis parmi l'hydrogène ou les alkyles à chaîne droite ou ramifiée de 1 à 6 atomes de carbone. Le peroxyde de dicumyle et le peroxyde d'isopropylcumyle sont illustratifs.
De préférence, les peroxydes de dialkyle sont choisis parmi les composés ayant la formule suivante (II) :
dans laquelle :
- R1et R’1, indépendamment l'un de l'autre, représentent un radical alkyle linéaire ou ramifié, de préférence ramifié, en C3-C10,
- R2et R'2, indépendamment l'un de l'autre, représentent un radical alkyle linéaire ou ramifié, de préférence ramifié, en C3-C10.
Plus préférablement, selon la formule (II) :
- R1et R’1sont identiques et représentent un radical alkyle linéaire ou ramifié, notamment ramifié, en C3-C10, et
- R2et R'2sont identiques et représentent un radical alkyle en C3-C10, linéaire ou ramifié, de préférence ramifié.
De manière encore plus préférée, selon la formule (II) :
- R1et R’1représentent un radical alkyle ramifié en C3-C10, notamment un radical alkyle ramifié en C3-C6,
- R2et R’2sont identiques et représentent un radical alkyle ramifié en C3-C10, notamment un radical alkyle ramifié en C3-C6.
De préférence, le groupe R’2-O-O-R’1peut être en position méta ou para sur le noyau benzénique défini dans la formule (II).
Les peroxydes de dialkyle correspondant à la formule (II) sont de préférence choisis dans le groupe constitué par le 1,3-bis(tert-butylperoxyisopropyl)-benzène, le 1,4-bis(tert-butylperoxyisopropyl)-benzène, et leur mélange.
Les peroxydes de dialkyle sont de préférence choisis dans le groupe constitué par le 2,5-diméthyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexane, les peroxydes de dialkyle représentés par la formule (I), les peroxydes de dialkyle représentés par la formule (II) et leurs mélanges.
Les peroxydes de dialkyle sont de préférence choisis dans le groupe constitué par le 2,5-diméthyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexane, le peroxyde de dicumyle, le 1,3-bis(tert-butylperoxyisopropyl)-benzène, le 1,4-bis(tert-butylperoxyisopropyl)-benzène et leurs mélanges.
Les peroxydes de dialkyle sont encore plus préférablement choisis dans le groupe constitué par le 1,3-bis(tert-butylperoxyisopropyl)-benzène, le 1,4-bis(tert-butylperoxyisopropyl)-benzène et leur mélange.
Les peroxycétals peuvent être choisis dans le groupe constitué par le 1,1-di(t-butylperoxy)-3,3,5-triméthylcyclohexane ; le 1,1-di(t-butylperoxy)cyclohexane ; le n-butyl 4,4-di(t-amylperoxy)valérate ; l’éthyl 3,3-di(t-butylperoxy)butyrate ; 2,2-Di(t-amylperoxy)propane ; le 3,6,6,9,9-pentaméthyl-3-éthoxycabonylméthyl-1,2,4,5-tétraoxacyclononane ; le n-butyl-4,4-bis(t-butylperoxy)valérate ; l’éthyl-3,3-di(t-amylperoxy)butyrate et leurs mélanges.
Les peroxycétals sont de préférence choisis dans le groupe constitué par le n-butyl-4,4-bis(t-butylperoxy)valérate, le 1,1-di(t-butylperoxy)-3,3,5-triméthylcyclohexane et leurs mélanges.
De préférence, le percétal est le n-butyl-4,4-bis(t-butylperoxy)valerate.
Le peroxyde organique (a) est de préférence choisi dans le groupe constitué par les peroxydes de dialkyle tels que définis précédemment, notamment ceux choisis dans le groupe constitué par le 2,5-diméthyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexane, les peroxydes de dialkyle représentés par la formule (I), les peroxydes de dialkyle représentés par la formule (II) et leurs mélanges.
Le peroxyde organique (a) est de préférence choisi dans le groupe constitué par les peroxydes de dialkyle, en particulier ceux choisis dans le groupe constitué par le 2,5-diméthyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexane, le peroxyde de dicumyle, le 1,3-bis(tert-butylperoxyisopropyl)-benzène, 1,4-bis(tert-butylperoxyisopropyl)-benzène, et leurs mélanges, plus préférablement ceux choisis dans le groupe constitué par le 1,3-bis(tert-butylperoxyisopropyl)-benzène, le 1,4-bis(tert-butylperoxyisopropyl)-benzène et leur mélange.
La composition selon la présente invention contient en outre au moins un peroxyde organique (b) comprenant dans sa structure au moins une chaîne latérale insaturée.
De préférence, le peroxyde organique (b) comprend dans sa structure au moins une chaîne latérale comportant une ou plusieurs insaturations éthyléniques, plus préférablement une insaturation éthylénique.
De préférence, la chaîne latérale est un groupement hydrocarboné insaturé en C2-C10, plus préférablement en C2-C4, linéaire ou ramifié.
La chaîne latérale peut être un fragment hydrocarboné insaturé linéaire ou ramifié en C2-C10, plus préférablement en C2-C4, contenant une ou plusieurs doubles ou triples liaisons, de préférence au moins une double liaison.
De préférence, la chaîne latérale est un groupe alkylène linéaire ou ramifié en C2-C10, plus préférablement en C2-C4, contenant une ou plusieurs insaturations éthyléniques, de préférence une insaturation éthylénique.
Plus préférablement, la chaîne latérale est un groupe éthylène.
En d'autres termes, le peroxyde organique (b) peut comprendre dans sa structure un squelette substitué par au moins un fragment hydrocarboné insaturé en C2-C10, linéaire ou ramifié, contenant au moins une double liaison, de préférence un groupe alkylène linéaire ou ramifié en C2-C10, plus préférablement en C2-C4.
Le peroxyde organique (b) peut être choisi parmi les composés ayant la formule suivante (III) ou (IV) :
Dans laquelle :
- R6représente un groupe alkyle en C3-C10linéaire ou ramifié, de préférence ramifié, de préférence un groupe alkyle en C3-C6.
- R'6représente un groupe alkyle en C2-C12, linéaire ou ramifié :
- substitué par au moins un noyau aromatique, notamment au moins un noyau benzénique, substitué par au moins une chaîne latérale, de préférence un groupement hydrocarboné insaturé en C2-C10, de préférence en C2-C4, linéaire ou ramifié, comportant une ou plusieurs insaturations éthyléniques ou
- substitué par au moins une chaîne latérale, de préférence un fragment hydrocarboné insaturé en C2-C10, plus préférablement en C2-C4, linéaire ou ramifié, contenant une ou plusieurs insaturations éthyléniques,
de préférence, R'6représente un groupe alkyle en C2-C12, linéaire ou ramifié, substitué par au moins un noyau aromatique, notamment au moins un noyau benzénique, substitué par au moins une chaîne latérale, de préférence un groupement hydrocarboné insaturé en C2-C10, plus préférablement en C2-C4, linéaire ou ramifié, comportant une ou plusieurs insaturations éthyléniques.
De préférence, R6représente un groupe alkyle ramifié en C3-C10, encore plus préférablement un groupe alkyle ramifié en C3-C7, encore plus préférablement un groupe en C4, encore plus préférablement un groupe tert-butyle.
De préférence, le groupe alkyle de R6' est un groupe C3-C5linéaire ou ramifié, encore plus préférablement un groupe C3linéaire ou ramifié.
De préférence, la chaîne latérale de R6' est un groupe isopropényle, vinyle ou allyle, plus préférablement un groupe isopropényle.
Le noyau aromatique de R6' peut être un noyau en C6-C12, de préférence un noyau benzénique.
Le peroxyde organique (b) est de préférence le 1 - (2-tert-butylperoxyisopropyl)-3-isopropénylbenzène.
Le rapport pondéral entre le peroxyde organique (b) et le peroxyde organique (a) est compris entre 0,003 et 0,04, de préférence entre 0,005 et 0,3, encore plus préférablement entre 0,01 et 0,025.
La composition selon la présente invention comprend en outre au moins un nitroxyde.
Le nitroxyde peut être choisi dans le groupe constitué par le 2,2,6,6-tétraméthyl-l-pipéridinyloxy, le 4-hydroxy-2,2,6,6-tétraméthyl-pipéridinyloxy, le 4-méthoxy-2,2,6,6-tétraméthyl-l-pipéridinyloxy, le 4-oxo-2,2,6,6-tétraméthyl-l-pipéridinyloxy, le 2,2,5,5-tétraméthyl- l-pyrrolidinyloxy, sébacate de bis(1-oxy1-2,2,6,6-tétraméthyl-piperldin-4-yl), 1-piperldinyloxy-4,4'-(1,10-dioxo-l,10-décanediyl)bis-(oxy))bis(2,2,6,6-tétraméthyl-), 2,2,6,6-tétraméthy1-4-hydroxy-pipéridine-1-oxylmonophosphonate, 3-carboxy-2,2,5,5-tétraméthylpirrolidinyloxy et leurs mélanges.
Le nitroxyde est de préférence choisi dans le groupe constitué par le 2,2,6,6-tétraméthyl-l-pipéridinyloxy (généralement commercialisé sous le nom de TEMPO), le 4-hydroxy-2,2,6, 6-tétraméthyl-pipéridinyloxy (généralement commercialisé sous le nom de 4-hydroxy-TEMPO), 1-piperldinyloxy-4,4'-(1,10-dioxo-l,10-décanediyl)bis-(oxy))bis(2,2,6,6-tétraméthyl-) (communément appelé sébacate de di-TEMPO) et leur mélange.
Le nitroxyde est de préférence le 4-hydroxy-2,2,6,6-tétraméthyl-pipéridinyloxy.
Le rapport pondéral entre ledit nitroxyde et ledit peroxyde organique (a) est de préférence compris entre 0,008 et 0,50, plus préférablement entre 0,02 et 0,2 et encore plus préférablement entre 0,03 et 0,12.
La composition peut comprendre au moins un peroxyde organique choisi dans le groupe constitué par le 1,3-bis(tert-butylperoxyisopropyl)-benzène, le 1,4-bis(tert-butylperoxyisopropyl)-benzène et leur mélange et au moins un nitroxyde choisi dans le groupe constitué par le 2, 2,6,6-tétraméthyl-l-pipéridinyloxy, 4-hydroxy-2,2,6,6-tétraméthyl-pipéridinyloxy et leur mélange dans un rapport pondéral compris entre 0,008 et 0,50, plus préférablement entre 0,02 et 0,2 et encore plus préférablement entre 0,03 et 0,12.
Le poids entre ledit nitroxyde et ledit peroxyde organique (b) varie de préférence de 0,05 à 50, plus préférablement de 0,15 à 16 et encore plus préférablement de 0,5 à 6.
La composition peut comprendre du 1-(2-tert-butylperoxyisopropyl)-3-isopropénylbenzène et au moins un nitroxyde choisi dans le groupe constitué par le 2,2,6,6-tétraméthyl-l-pipéridinyloxy, le 4-hydroxy-2,2,6,6-tétraméthyl-pipéridinyloxy et leur mélange dans un rapport pondéral allant de 0,05 à 50, plus préférablement de 0,15 à 16 et encore plus préférablement de 0,5 à 6.
La composition peut contenir en outre au moins un promoteur de réticulation, notamment choisi dans le groupe constitué par les composés contenant au moins une double liaison qui peuvent être bifonctionnels ou polyfonctionnels, comme par exemple les monomères vinyliques bifonctionnels, les monomères allyliques bifonctionnels, les monomères vinyliques polyfonctionnels ou les monomères allyliques polyfonctionnels. Ces composés sont décrits dans la demande internationale WO 02/28946 et permettent d'accélérer la vitesse de réticulation sans impact négatif sur la résistance au grillage ou sur la densité de réticulation.
La composition selon la présente invention peut en outre comprendre au moins un polymère réticulable, de préférence choisi dans le groupe constitué par les polymères thermoplastiques, les polymères élastomères et leurs mélanges, plus préférablement choisi dans le groupe constitué par les polymères élastomères.
Les polymères thermoplastiques et/ou élastomères de la présente invention peuvent être définis comme des polymères naturels ou synthétiques qui ont un caractère thermoplastique et/ou élastomère et qui peuvent être réticulés (durcis) sous l'action d'un agent de réticulation. L'action de réticulation et les polymères réticulables sont décrits dans Rubber World, « Elastomer Crosslinking with Diperoxyketals », Octobre 1983, pages 26-32, et dans Rubber and Plastic News, « Organic Peroxides for Rubber Crosslinking », 29 sept. 1980, pages 46-50. Les polyoléfines qui conviennent à la présente invention sont décrites dans Modern Plastics Encyclopedia 89, pages 63-67, 74-75.
Le polymère réticulable peut être choisi dans le groupe constitué par le polyéthylène linéaire basse densité, le polyéthylène basse densité, le polyéthylène haute densité, le polyéthylène chloré, les terpolymères éthylène-propylène-diène (EPDM), copolymères d'éthylène-acétate de vinyle, copolymères d'éthylène-propylène, copolymères d'éthylène-butène, copolymères d'éthylène-octène, copolymères d'éthylène-butylacrylate (EBA), copolymères d'éthylène-méthylacrylate (EMA), copolymères d'éthylène-éthylacrylate (EBA), caoutchouc de silicone, caoutchouc naturel (NR), polyisoprène (IR), polybutadiène (BR) copolymères d'acrylonitrile-butadiène (NBR), copolymères de styrène-butadiène (SBR), caoutchouc néoprène (CR), acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS), les copolymères séquencés styrène-butadiène-styrène (SBS), le polyéthylène chlorosulfoné, les élastomères fluorés, les copolymères d'éthylène et de (méth)acrylate de méthyle et les copolymères d'éthylène et de méthacrylate de glycidyle et leurs combinaisons.
Le polymère est de préférence un polymère élastomère, plus préférablement choisi parmi les terpolymères éthylène-propylène-diène (EPDM).
Le peroxyde organique (a) représente de préférence entre 1,6 à 4,8 parties, et avantageusement entre 2 à 4 parties pour 100 parties en poids du polymère réticulable.
Le peroxyde organique (b) représente de préférence entre 0,015 à 0,8 partie, et avantageusement entre 0,05 à 0,3 partie pour 100 parties en poids du polymère réticulable.
La teneur totale du peroxyde organique (a) et du peroxyde organique (b) peut représenter entre 1,62 à 5,6 parties, de préférence entre 2,05 à 4,3 parties pour100parties en poids du polymère réticulable.
Le nitroxyde représente de préférence entre 0,04 à 0,8 partie, et avantageusement entre 0,15 à 0,3 partie pour 100 parties en poids du polymère réticulable.
De préférence, la composition peut comprendre :
a) au moins un peroxyde organique (a) choisi dans le groupe constitué par les peroxydes de dialkyle, notamment ceux du groupe constitué par le 2,5-diméthyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexane, les peroxydes de dialkyle représentés par la formule (I), les peroxydes de dialkyle représentés par la formule (II) et leurs mélanges,
b) au moins un peroxyde organique (b) comprenant dans sa structure au moins une chaîne latérale insaturée, notamment ceux choisis parmi les composés de formule (III) dans laquelle R'6 représente de préférence un groupe alkyle en C2-C12, linéaire ou ramifié, substitué par au moins un noyau aromatique, notamment au moins un noyau benzénique, substitué par au moins une chaîne latérale, de préférence un groupement hydrocarboné insaturé en C2-C10, plus préférablement en C2-C4, linéaire ou ramifié, contenant une ou plusieurs insaturations éthyléniques, ledit peroxyde organique (b) étant différent du peroxyde organique (a),
c) au moins un nitroxyde,
dans lequel le rapport pondéral entre l’au moins un peroxyde organique (b) et l’au moins un peroxyde organique (a) est compris entre 0,003 et 0,04 ;
d) au moins un polymère réticulable, notamment choisi dans le groupe constitué par les polymères élastomères.
Selon cet aspect, le rapport pondéral entre le peroxyde organique (b) et le peroxyde organique (a) va de 0,003 à 0,04, de préférence de 0,005 à 0,03, encore plus préférablement de 0,01 à 0,025.
Plus préférablement, la composition peut comprendre :
a) au moins un peroxyde organique (a) choisi dans le groupe constitué par le 2,5-diméthyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexane, le peroxyde de dicumyle, le 1,3-bis(tert-butylperoxyisopropyl)-benzène, le 1,4-bis(tert-butylperoxyisopropyl)-benzène, et leurs mélanges, plus préférablement encore ceux choisis dans le groupe constitué par le 1,3-bis(tert-butylperoxyisopropyl)-benzène, le 1,4-bis(tert-butylperoxyisopropyl)-benzène et leur mélange,
b) au moins un peroxyde organique (b) comprenant dans sa structure au moins une chaîne latérale insaturée, notamment le 1-(2-tert-butylperoxyisopropyl)-3-isopropénylbenzène, ledit peroxyde organique (b) étant différent du peroxyde organique (a),
c) au moins un nitroxyde,
dans laquelle le rapport pondéral entre l’au moins un peroxyde organique (b) et l’au moins un peroxyde organique (a) est compris entre 0,003 et 0,040 ;
d) au moins un polymère réticulable, notamment choisi dans le groupe constitué par les polymères élastomères, plus préférablement encore choisi parmi les terpolymères éthylène-propylène-diène (EPDM).
Selon cet aspect, le rapport pondéral entre le peroxyde organique (b) et le peroxyde organique (a) va de 0,003 à 0,04, de préférence de 0,005 à 0,03, encore plus préférablement de 0,01 à 0,025.
Procédé de fabrication de la composition
Un autre objet de la présente invention vise un procédé de fabrication d'une composition telle que définie précédemment comprenant une étape de mélange :
a) d’au moins un peroxyde organique (a) choisi dans le groupe constitué par les peroxydes de dialkyle, les peroxycétals et leurs mélanges,
b) d’au moins un peroxyde organique (b) comprenant dans sa structure au moins une chaîne latérale insaturée, ledit peroxyde organique (b) étant différent du peroxyde organique (a),
c) optionnellement au moins un nitroxyde,
dans lequel le rapport pondéral entre ledit peroxyde organique (b) et ledit peroxyde organique (a) est compris entre 0,003 et 0.04, de préférence entre 0,005 et 0,03, encore plus préférablement entre 0,01 et 0,025.
Procédé de réticulation d'une composition réticulable
Un autre aspect de la présente invention se rapporte à un procédé de réticulation d'au moins une composition réticulable comprenant au moins un polymère réticulable, notamment choisi dans le groupe constitué par les polymères thermoplastiques, les polymères élastomères et leurs mélanges, comprenant:
i) optionnellement, une étape de mélange d’au moins une composition réticulable comprenant au moins un polymère réticulable en présence de:
- au moins un peroxyde organique (a) choisi dans le groupe constitué par les peroxydes de dialkyle, les peroxycétals et leurs mélanges et
- au moins un peroxyde organique (b) comprenant dans sa structure au moins une chaîne latérale insaturée ; ledit peroxyde organique (b) étant différent du peroxyde organique (a),
- au moins un nitroxyde,
- dans laquelle le rapport pondéral entre l’au moins un peroxyde organique (b) et l’au moins un peroxyde organique (a) est compris entre 0,003 et 0,04,
ii) une étape de réticulation de la composition obtenue.
La composition obtenue comprend ledit au moins un polymère réticulable, tel que défini précédemment, ledit au moins un peroxyde organique (a) choisi dans le groupe constitué par les peroxydes de dialkyle, les peroxycétals et leurs mélanges, et ledit au moins un peroxyde organique (b) comprenant dans sa structure au moins une chaîne latérale insaturée, ledit peroxyde organique (b) étant différent du peroxyde organique (a), dans laquelle le rapport pondéral est tel que défini ci-dessus.
En d'autres termes, la composition obtenue est le mélange obtenu à l'étape i) du procédé.
De préférence, le procédé comprend une étape de réticulation du mélange obtenu à l'étape i).
La composition réticulable comprend de préférence au moins un polymère élastomère réticulable, plus préférablement choisi dans le groupe constitué par les terpolymères éthylène-propylène-diène (EPDM).
La composition réticulable peut en outre contenir au moins un additif tel qu'une charge de noir de carbone, des huiles de traitement, des agents de démoulage, des antioxydants et/ou des stabilisateurs thermiques.
La composition réticulable peut être un mélange maître de polymère, de préférence un mélange maître d'élastomère, qui peut comprendre un ou plusieurs des additifs susmentionnés.
De préférence, le mélange maître de polymère peut comprendre au moins un élastomère et un ou plusieurs additifs choisis dans le groupe constitué par le noir de carbone, le polyéthylène glycol, au moins une huile de traitement (par exemple, des hydrocarbures saturés liquides, tels que Primol® 352), au moins un antioxydant (par exemple, la 2,2,4-triméthyl-1,2,-dihydroquinoline, également appelée TMQ), au moins un agent de démoulage, au moins un stabilisateur thermique, et une combinaison de ceux-ci.
Avantageusement, l'étape de mélange peut être réalisée de toute manière conventionnelle.
L'étape de durcissement peut être réalisée à une température comprise entre 140 °C et 250 °C et plus préférablement entre 160°C et 220 °C.
Le procédé peut en outre comprendre la transformation de la composition obtenue (ou du mélange obtenu à l'étape (i)) en un article moulé ou extrudé, effectuée avant, pendant ou après l’étape de réticulation, de préférence avant ou après l’étape de réticulation.
Le procédé comprend de préférence l'extrusion de la composition obtenue pour former un article préformé non durci et le durcissement de l'article préformé non durci.
Utilisation
Un autre objet de l'invention vise l'utilisation de la composition susmentionnée comprenant a) au moins un peroxyde organique (a) choisi dans le groupe constitué par les peroxydes de dialkyle, les peroxycétals et leurs mélanges et b) au moins un peroxyde organique (b) comprenant dans sa structure au moins une chaîne latérale insaturée, ledit peroxyde organique (b) étant différent du peroxyde organique (a); dans lequel le rapport pondéral entre l’au moins un peroxyde organique (b) et l’au moins un peroxyde organique (a) est compris entre 0,003 et 0,04, pour durcir au moins une composition réticulable, telle que décrite ici, comprenant au moins un polymère réticulable.
Le polymère réticulable est de préférence choisi dans le groupe constitué par les polymères thermoplastiques, les polymères élastomères et leurs mélanges, plus préférablement parmi les polymères élastomères, encore plus préférablement choisi dans le groupe constitué par les terpolymères éthylène-propylène-diène (EPDM).
De préférence, la composition réticulable est un mélange maître d’élastomères.
En particulier, la composition précitée est utilisée pour contrôler le durcissement d'au moins une composition réticulable comprenant au moins un polymère réticulable, notamment ceux choisis dans le groupe constitué par les polymères thermoplastiques, les polymères élastomères et leurs mélanges, plus préférablement parmi les polymères élastomères, encore plus préférablement choisis dans le groupe constitué par les terpolymères éthylène-propylène-diène (EPDM).
De préférence, la composition précitée est utilisée pour éviter le grillage de l’au moins une composition réticulable telle que définie précédemment.
Article
L'invention concerne également un article, notamment un article moulé ou un article extrudé, qui peut être obtenu à partir du procédé défini précédemment.
Plus préférablement, l'invention concerne un article extrudé pouvant être obtenu à partir du procédé précité.
L'article est de préférence un article élastomère.
En d'autres termes, l'article peut être obtenu à partir du procédé, tel que défini précédemment, de réticulation d'au moins une composition réticulable comprenant au moins un élastomère réticulable.
L'article est de préférence choisi dans le groupe constitué par des câbles ou des fils électriques.
Les exemples ci-dessous sont donnés à titre d'illustration de la présente invention.
Exemples
I.Initiateurs testés
Les initiateurs mis en œuvre dans les exemples décrits ci-après sont énumérés ci-dessous :
A.Peroxyde organique (a) (Composant A)
Le 1,3-bis(tert-butylperoxyisopropyl)-benzène (CAS 2212-81-9) a été utilisé dans l'exemple suivant.
Synthèse du composant A
1,3-bis(tert-butylperoxyisopropyl)-benzène
Un échantillon du peroxyde Perkadox® 14S-FL constitué principalement de 1,3-bis(tert-butylperoxyisopropyl)-benzène (CAS 2212-81-9) commercialisé par la société Nouryon BV a été purifié par recristallisation répétée dans l'éthanol.
L'opération de purification est réalisée dans un bécher placé dans un bain-marie.
La procédure est la suivante :
● Solubiliser le produit à purifier dans de l'éthanol absolu.
● Laisser agiter pendant environ 15 min à une température comprise entre 45 et 55 °C.
● Récupérer la solution dans un bécher et la refroidir à 4 °C en l'immergeant dans un bain d'eau et de glace.
● Retirer la plus grande partie du solvant en gardant le solide au fond du bécher.
● Laver le solide deux fois avec environ 10/15 g d'éthanol dans le même bécher (pour 50 g de peroxyde traité).
● Répéter le cycle de dissolution/cristallisation (3 cycles au total).
● Le produit est ensuite filtré sur un entonnoir de Büchner avec un papier filtre sur la plaque perforée.
● L'éthanol résiduel est évaporé du peroxyde purifié en laissant l'échantillon à température ambiante sous une hotte ventilée pendant 24 heures.
Le peroxyde purifié a été analysé par la méthode de chromatographie en phase gazeuse et a présenté une teneur en 1,3-bis(tert-butylperoxyisopropyl)-benzène (CAS 2212-81-9) de 99,8 %.
1,3 et 1,4-bis(tert-butylperoxyisopropyl)-benzène
Un mélange d'isomères de 1,3 et 1,4-bis(tert-butylperoxyisopropyl)-benzène (CAS : 25155-25-3) commercialisé par la société Sigma-Aldrich / Merk lot nr. 09212EN, avec une pureté de 96 % a été purifié par recristallisation répétée dans l'éthanol.
L'opération de purification est réalisée dans un bécher placé dans un bain-marie.
La procédure est la suivante :
● Solubiliser le produit à purifier dans de l'éthanol absolu.
● Laisser agiter pendant environ 15 min à une température comprise entre 45 et 55 °C.
● Récupérer la solution dans un bécher et la refroidir à 4 °C en l'immergeant dans un bain d'eau et de glace.
● Retirer la plus grande partie du solvant en gardant le solide au fond du bécher.
● Laver le solide deux fois avec environ 10/15 g d'éthanol dans le même bécher (pour 50 g de peroxyde traité).
● Répéter le cycle de dissolution/cristallisation (3 cycles au total).
● Le produit est ensuite filtré sur un entonnoir de Büchner avec un papier filtre sur la plaque perforée.
● L'éthanol résiduel est évaporé du peroxyde purifié en laissant l'échantillon à température ambiante sous une hotte ventilée pendant 24 heures.
Le peroxyde purifié a été analysé par la méthode de chromatographie en phase gazeuse et a présenté une teneur en 1,3-bis(tert-butylperoxyisopropyl)-benzène (CAS 2212-81-9) de 63,0 % et une teneur en 1,4-bis(tert-butylperoxyisopropyl)-benzène (CAS 2781-00-2) de 36,4 % pour une quantité totale de mélange d'isomères 1,3 et 1,4-bis(tert-butylperoxyisopropyl)-benzène (CAS : 25155-25-3) de 99,4 %.
B. Peroxyde organique insaturé (b) (Composant B)
Du 1-(2-tert-butylperoxyisopropyl)-3-isopropenylbenzène (CAS 96319-55-0) a été utilisé dans l'exemple suivant.
Synthèse du composant B
Le diol (isomère méta de Sumitomo) a été déshydraté d'un groupe alcool en utilisant de l'acide adipique (rapport 2:1) à 150 °C pendant 300 minutes sous un vide de 40 mbar pour extraire l'eau.
Le mélange résultant a été refroidi à 40 -50 °C et de l'heptane a été ajouté. La phase aqueuse a été éliminée et la phase organique a été distillée sous un vide de 40 mbar pour récupérer l'intermédiaire mono-alcool mono-oléfine.
L'analyse GC-MS a révélé une pureté supérieure à 95 %.
Cet alcool insaturé intermédiaire a été mis en réaction avec une solution à 45 % de TBHP dans du n-heptane (produit par extraction du Luperox® TBH70X de qualité commerciale avec du n-heptane) en présence d'acide p-toluène-sulfonique pour produire un mélange contenant le peroxyde de dialkyle mono-insaturé.
Ce mélange a été lavé avec une solution caustique et de l'eau afin d'éliminer le TBHP n'ayant pas réagi et le catalyseur acide.
Le n-heptane a été éliminé par évaporation dans un évaporateur de laboratoire à 50 °C pendant 2 heures sous un vide de 40 mbar.
Le produit final a ensuite été purifié sur une colonne de silice en utilisant l'acétonitrile comme solvant d'élution.
La fraction éluée contenant le produit recherché a été traitée sur un évaporateur de laboratoire rotatif à 50 °C pendant 2 heures sous un vide de 40 mbar jusqu'à l'élimination du solvant.
Le produit purifié a été analysé par GC-MS qui nous a donné un dosage de 99,0 %.
C.Nitroxyde (Composant C)
Le 4-hydroxy- TEMPO fourni par la société Sigma 3V sous le nom de Tempoxy LO et ayant une pureté de 99,5 % a été utilisé.
II.Protocole expérimental
Procédure de mélange du caoutchouc et de préparation de feuilles de caoutchouc
La procédure suivante a été utilisée pour mélanger le caoutchouc et préparer le composé de caoutchouc pour les tests de réticulation. On a utilisé un Plasti-Corder® de Brabender avec un bol d'une capacité de 50 ml qui est doté d'une enveloppe permettant de faire fonctionner le mélange à température ambiante ou à l'huile chauffée. Le mélangeur était équipé de lames amovibles de type sigma. De petites bandes de composé de caoutchouc « EPDM MB » (voir la formulation détaillée dans le Tableau 1) ont été lentement ajoutées dans le bol à une vitesse de mélange de 20 à 25 tr/min. La quantité totale de caoutchouc ajoutée dans le bol Brabender Plasti-Corder® était équivalente au poids nécessaire pour fournir 48 ml de volume de caoutchouc afin qu'il y ait un volume suffisant pour ajouter les agents de vulcanisation à base de peroxyde au caoutchouc, le mélangeur ayant une capacité de volume de ~50 ml.
Ensuite, la vitesse de rotation du mélangeur a été réduite à 15 tours par minute et la formulation de peroxyde pour cette expérience, qui a été pré-pesée dans de petites tasses Dixie® sur une balance à trois places au minimum pour une bonne précision, a été lentement ajoutée au caoutchouc de mélange.
La vitesse de rotation a ensuite été augmentée à 25 tr/min pendant trois minutes. Après cette période, la vitesse du mélangeur a été abaissée à 10 tr/min et la tête du mélangeur a été déboulonnée et retirée. Une fois que les pales ne tournaient plus, le caoutchouc autour des pales a été retiré en toute sécurité et placé sur une feuille de polyester en Mylar®. Une petite quantité de caoutchouc se trouvait à la tête des pales du mélangeur, dans la partie creuse intérieure de la chambre de mélange, et a été retirée en dernier. La tête du mélangeur a été réassemblée avec les boulons et le moteur du mélangeur a été remis en marche à 20 tr/min. Le caoutchouc retiré en dernier, qui était coincé dans la chambre de mélange, a été ajouté en premier aux pales en rotation, suivi par le caoutchouc qui a été retiré des lames. Cela a permis un mélange plus uniforme de l'élastomère. La vitesse de rotation a ensuite été portée à 25 tr/min et maintenue à ce niveau pendant 3 minutes. Après cette période, la vitesse du mélangeur a été réglée à 10 tr/min et la tête du mélangeur a été déboulonnée et retirée. Une fois retirée, le mouvement des lames du mélangeur s'est arrêté et il était à nouveau possible de retirer en toute sécurité tout le caoutchouc du bol et des lames du mélangeur.
Le caoutchouc chaud a ensuite été formé en une boule serrée et placé entre deux feuilles de polyester en Mylar®. Ce sandwich a été placé dans une presse Carver hydraulique chauffée, dont la température peut être réglée entre la température ambiante et 60 °C, en fonction de l'élastomère et des produits de vulcanisation au peroxyde utilisés. La boule de caoutchouc a été pressée à plat entre les deux lourdes feuilles de polyester en Mylar®. En portant des gants en nitrile, on ouvre la presse et on retire le sandwich de feuilles de polyester en Mylar® contenant le caoutchouc aplati. La feuille supérieure est retirée et le caoutchouc est roulé en tube. L’ensemble a été remis en sandwich et aplati à nouveau. La feuille a été à nouveau roulée, mais à 90 degrés par rapport au sens du rouleau initial, et aplatie à nouveau. Cette opération a été répétée une troisième fois, en prenant soin de l'aplatir à une épaisseur approximative de 1/8 de pouce. Le sandwich a été placé sur la paillasse et recouvert d'une feuille de métal où le caoutchouc a pu refroidir. Il a ensuite été retiré et conservé dans un sac en polyéthylène fermé hermétiquement. Ces feuilles ont ensuite été découpées avec des ciseaux ou à l'aide d'un poinçon métallique pointu pour obtenir de petites feuilles de caoutchouc non vulcanisé en forme de cercle plat pour la vulcanisation au rhéomètre et les évaluations au Mooney Scorch.
Procédures pour le rhéomètre
La procédure suivante a été utilisée pour les évaluations du rhéomètre à filière mobile et du RPA (Rubber Process Analzer). Pour le rhéomètre MDR de Alpha Technologies, la méthode de test ASTM D5289 -12 « Standard Test Method for Rubber Property-Vulcanization Using Rotorless Cure Meters » a été utilisée. La méthode de test ASTM D6204 a été utilisée avec un arc de 0,5 degré ou de 1,0 degré et une fréquence d'oscillation de 100 cpm à des températures de cuisson appropriées pour le système de cuisson, par exemple 190 °C pour les exemples ci-dessous.
Lors des évaluations au rhéomètre, environ 5 à 6 grammes d'élastomère (en fonction de la densité du composé final) ont été utilisés pour remplir complètement les matrices supérieure et inférieure du rhéomètre. Le caoutchouc non vulcanisé a été découpé dans la feuille pressée formée selon la procédure décrite ci-dessus. Le caoutchouc a été découpé en petits disques ronds d'environ 1,25 pouce de diamètre et placé entre deux feuilles de Dartek®. Ce sandwich a ensuite été placé dans le rhéomètre pour être testé selon la norme ASTM D5289.
La valeur mesurée indiquée comme MH-ML est la différence entre la valeur maximale du couple obtenue à partir de la courbe enregistrée par le rhéomètre exprimée en dN m. Elle indique le niveau de densité de réticulation.
Procédures Mooney Scorch
Le temps de grillage (TS05) a été mesuré à 135 °C à l'aide d'un viscosimètre Mooney MV 2000 (Alpha Technologies) selon la méthode de test ISO 289-2:2020 « Rubber, unvulcanized - Determinations using a shearing-disc viscometer - Part 2 : Determination of pre-vulcanization characteristics »
Exemple 1
Dans cet exemple, la formulation d'élastomère du mélange-maître EDPM du Tableau 1 a été mélangée avec différents systèmes de vulcanisation et ces mélanges ont ensuite été testés au moyen d'un rhéomètre et d'un viscosimètre Mooney Scorch. Le Tableau 2 présente un résumé de trois systèmes de durcissement dans la formulation du mélange-maître d'EPDM.
| TABLEAU 1 | |
| Formulation du mélange maître « EPDM MB » | |
| Ingrédient | Phr |
| EPDM Vistalon® 2504 | 100,0 |
| Noir de carbone N550 | 100,0 |
| Huile de traitement blanche Primol® 352 | 40,0 |
| Polyéthylène-glycol PEG | 3,0 |
| Poudre Stanguard® TMQ (antioxydant) | 1,0 |
| Poids total du mélange-maître | 244,0 |
| RATIOS | Composition 1 | Composition 2 | Composition 3 |
| C/A | 0,043 | 0,044 | 0,088 |
| B/A | 0,000 | 0,016 | 1,000 |
| COMPOSITION (phr) |
|
||
| EPDM MB (g) | 244 | 244 | 244 |
| A - un peroxyde organique, 1,3-BIS(TERT-BUTYLPEROXYISOPROPYL)-BENZÈNE (CAS 2212-81-9) | 3,2 | 3,15 | 1,60 |
| B - un peroxyde organique insaturé, le 1-(2-tert-butylperoxyisopropyl)-3-isopropénylbenzène, | 0,00 | 0,05 | 1,60 |
| C - un nitroxyde (4-hydroxy-TEMPO) | 0,14 | 0,14 | 0,14 |
| Ts05 - MOONEY SCORCH à 135 °C | 14:00 | 16:14 | 21:37 |
| changement par rapport à la référence (%) | 16 % | 54 % | |
| RPA à 190 °C MH-ML | 23,5 | 23,3 | 20,1 |
| changement par rapport à la référence (%) | -1 % | -14 % |
Les résultats obtenus sur un composé de caoutchouc EPDM contenant 3,2 phr de peroxydes organiques montrent une amélioration du temps de grillage mesuré à 135 °C lorsqu'un mélange de peroxydes organiques A et B est utilisé, par rapport aux formulations contenant le composant A comme seul peroxyde organique.
De plus, les résultats avec la Composition 3 montrent qu'un ratio excessif du peroxyde organique B sur le peroxyde organique A conduit à une perte significative de la densité de réticulation.
Ainsi, les résultats montrent que la composition selon la présente invention permet de retarder le grillage lors de la réticulation de la composition EPDM sans effet néfaste sur la densité de réticulation finale.
Exemple 2
Le protocole décrit dans l'exemple 1 a été répété, sauf qu'un mélange d'isomères de 1,3 et 1,4-bis(tert-butylperoxyisopropyl)-benzène a été utilisé comme composant A.
| Test de formulation au peroxyde du TABLEAU 1 Mélange maître d'EPDM | ||
| RATIOS | Composition 4 | Composition 5 |
| C/A | 0,044 | 0,044 |
| B/A | 0,000 | 0,016 |
| COMPOSITION (phr) |
|
|
| EPDM MB (g) | 244 | 244 |
| A - un peroxyde organique, 1,3 et le 1,4-BIS(TERT-BUTYLPEROXYISOPROPYL)-BENZÈNE (CAS : 25155-25-3) | 3,2 | 3,15 |
| B - un peroxyde organique insaturé, le 1-(2-tert-butylperoxyisopropyl)-3-isopropénylbenzène, | 0,00 | 0,05 |
| C - un nitroxyde (4-hydroxy-TEMPO) | 0,14 | 0,14 |
| Ts05 - MOONEY SCORCH à 135 °C | 13:54 | 16:19 |
| changement par rapport à la référence (%) | 17 % | |
| RPA à 190 °C MH-ML | 24,1 | 24,0 |
| changement par rapport à la référence (%) | 0 % |
L'exemple 2 montre une amélioration de la valeur du temps de grillage sans changement significatif de la densité de réticulation rhéométrique également lorsque le peroxyde organique A est le 1,3 et 1,4-bis(tert-butylperoxyisopropyl)-benzène (CAS : 25155-25-3) et lorsque le mélange comprend le composant B.
Exemple 3
Le protocole décrit dans l'exemple 1 a été répété, sauf que le Luperox® 231 de chez Arkema (1,1-di-(tert-butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexane) a été utilisé comme composant A.
| RATIOS | Composition 6 | Composition 7 | Composition 8 |
| C/A | 0.04 | 0.04 | 0.06 |
| B/A | 0.000 | 0.011 | 0.500 |
| COMPOSITION (phr) |
|
||
| EPDM MB (g) | 244 | 244 | 244 |
| A - an organic peroxide, 1,1-di-(tert-butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexane | 4.8 | 4.75 | 3.2 |
| B - un peroxyde organique insaturé, le 1-(2-tert-butylperoxyisopropyl)-3-isopropénylbenzène, | 0 | 0.05 | 1.6 |
| C - un nitroxyde (4-hydroxy-TEMPO) | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
| Ts05 - MOONEY SCORCH à 110 °C | 16:56 | 19:23 | 22:44 |
| changement par rapport à la référence (%) | 14% | 34% | |
| RPA à 165 °C MH-ML | 16.8 | 16.4 | 12.32 |
| changement par rapport à la référence (%) | -2% | -27% |
L'exemple 3 montre une amélioration de la valeur du temps de grillage sans changement significatif de la densité de réticulation rhéométrique également lorsque le peroxyde organique A est le 1,1-di-(tert-butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexane (CAS : 6731-36-8) et lorsque le mélange comprend le composant B.
Les résultats avec la Composition 8 montrent qu'un ratio excessif du peroxyde organique B sur le peroxyde organique A conduit à une perte significative de la densité de réticulation.
Ces résultats confirment que la composition selon la présente invention permet de retarder le grillage lors de la réticulation de la composition EPDM sans effet néfaste sur la densité de réticulation finale.
Claims (14)
- Composition comprenant :
a) au moins un peroxyde organique (a) choisi dans le groupe constitué par les peroxydes de dialkyle, les peroxycétals et leurs mélanges,
b) au moins un peroxyde organique (b) comprenant dans sa structure au moins une chaîne latérale insaturée, ledit peroxyde organique (b) étant différent du peroxyde organique (a),
c) au moins un nitroxyde,
dans laquelle le rapport pondéral entre le peroxyde organique (b) et le peroxyde organique (a) est compris entre 0,003 et 0,04. - Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit rapport pondéral entre le peroxyde organique (b) et le peroxyde organique (a) est compris entre 0,005 et 0,03, de préférence entre 0,01 et 0,025.
- Composition selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les peroxydes de dialkyle sont choisis parmi les composés ayant la formule (II) suivante :
[Chem 2]
(II)
dans laquelle :
- R1et R’1, indépendamment l'un de l'autre, représentent un radical alkyle linéaire ou ramifié, de préférence ramifié, en C3-C10,
- R2et R'2, indépendamment l'un de l'autre, représentent un radical alkyle linéaire ou ramifié, de préférence ramifié, en C3-C10.
- Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les peroxydes de dialkyle sont choisis dans le groupe constitué par le peroxyde de dicumyle, le 1,3-bis(tert-butylperoxyisopropyl)-benzène, le 2,5-diméthyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexane, 1,4-bis(tert-butylperoxyisopropyl)-benzène, et leurs mélanges, de préférence choisis dans le groupe constitué par le 1,3-bis(tert-butylperoxyisopropyl)-benzène, le 1,4-bis(tert-butylperoxyisopropyl)-benzène, et leur mélange.
- Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les peroxycétals sont choisis dans le groupe constitué par le 1,1-di(t-butylperoxy)-3,3,5-triméthylcyclohexane ; le 1,1-di(t-butylperoxy)cyclohexane ; le n-butyl 4,4-di(t-amylperoxy)valérate ; l’éthyl 3,3-di(t-butylperoxy)butyrate ; le 2,2-di(t-amylperoxy)propane ; le 3,6,6,9,9-pentaméthyl-3-éthoxycabonylméthyl-1,2,4,5-tétraoxacyclononane ; le n-butyl-4,4-bis(t-butylperoxy)valérate ; l’éthyl-3,3-di(t-amylperoxy)butyrate ; et leurs mélanges.
- Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit peroxyde organique (b) peut être choisi parmi les composés ayant la formule (III) ou (IV) suivante :
[Chem 3]
R6-O-O-R6’ (III) ou
R6’-O-O-R6’ (IV)
Dans laquelle :
- R6représente un groupe alkyle en C3-C10linéaire ou ramifié, de préférence ramifié, de préférence un groupe alkyle en C3-C6.
- R'6représente un groupe alkyle en C2-C12, linéaire ou ramifié :
- substitué par au moins un noyau aromatique, notamment au moins un noyau benzénique, substitué par au moins une chaîne latérale, de préférence un groupement hydrocarboné insaturé en C2-C10, de préférence en C2-C4, linéaire ou ramifié, comportant une ou plusieurs insaturations éthyléniques ou
- substitué par au moins une chaîne latérale, de préférence un fragment hydrocarboné insaturé en C2-C10, plus préférablement en C2-C4, linéaire ou ramifié, comportant une ou plusieurs insaturations éthyléniques,
de préférence, R'6représente un groupe alkyle en C2-C12, linéaire ou ramifié, substitué par au moins un noyau aromatique, notamment au moins un noyau benzénique, substitué par au moins une chaîne latérale, de préférence un groupement hydrocarboné insaturé en C2-C10, plus préférablement en C2-C4, linéaire ou ramifié, comportant une ou plusieurs insaturations éthyléniques. - Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit peroxyde organique (b) est le 1-(2-tert-butylperoxyisopropyl)-3-isopropenylbenzène.
- Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le au moins un nitroxyde est choisi dans le groupe constitué par le 2,2,6,6-tétraméthyl-l-pipéridinyloxy, le 4-hydroxy-2,2,6,6-tétraméthyl-pipéridinyloxy, le 4-méthoxy-2,2,6,6-tétraméthyl-l-pipéridinyloxy, le 4-oxo-2,2,6, 6-tétraméthyl-l-pipéridinyloxy, 2,2,5, 5-tétraméthyl-l-pyrrolidinyloxy, sébacate de bis(1-oxy1-2,2,6,6-tétraméthyl-pipéridin-4-yl), 1-pipéridinyloxy-4,4'-(1,10-dioxo-l, 10-décanediyl)bis-(oxy))bis(2,2,6,6-tétraméthyl-), le 1-4-hydroxy-pipéridine-1-oxylmonophosphonate de 2,2,6,6-tétraméthyle, le 3-carboxy-2,2,5,5-tétraméthylpirrolidinyloxy et leurs mélanges.
- Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle comprend en outre au moins un polymère réticulable, de préférence choisi dans le groupe constitué par les polymères thermoplastiques, les polymères élastomères et leur mélange, plus préférablement choisi dans le groupe constitué par les polymères élastomères.
- Composition selon la revendication 9, caractérisée en ce que le polymère réticulable est choisi dans le groupe constitué par le polyéthylène linéaire basse densité, le polyéthylène basse densité, le polyéthylène haute densité, le polyéthylène chloré, les terpolymères éthylène-propylène-diène (EPDM), copolymères d'éthylène-acétate de vinyle, copolymères d'éthylène-propylène, copolymères d'éthylène-butène, copolymères d'éthylène-octène, copolymères d'éthylène-butylacrylate (EBA), copolymères d'éthylène-méthylacrylate (EMA), copolymères d'éthylène-éthylacrylate (EBA), caoutchouc de silicone, caoutchouc naturel (NR), polyisoprène (IR), polybutadiène (BR) copolymères d'acrylonitrile-butadiène (NBR), copolymères de styrène-butadiène (SBR), caoutchouc néoprène (CR), acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS), les copolymères séquencés styrène-butadiène-styrène (SBS), le polyéthylène chlorosulfoné, les élastomères fluorés, les copolymères d'éthylène et de (méth)acrylate de méthyle et les copolymères d'éthylène et de méthacrylate de glycidyle et leurs combinaisons.
- Procédé de fabrication d'une composition comprenant le mélange :
a) d’au moins un peroxyde organique (a) choisi dans le groupe constitué par les peroxydes de dialkyle, les peroxycétals et leurs mélanges, ledit peroxyde (a) étant tel que défini selon l’une quelconque des revendications 1 à 5,
b) au moins un peroxyde organique (b) comprenant dans sa structure au moins une chaîne latérale insaturée, ledit peroxyde organique (b) étant différent du peroxyde organique (a), ledit peroxyde (b) étant tel que défini selon l’une quelconque des revendications 1, 2 et 6 à 8,
c) optionnellement un nitroxyde, tel que défini selon l’une quelconque des revendications 1 et 8,
dans lequel le rapport pondéral entre ledit peroxyde organique (b) et ledit peroxyde organique (a) est compris entre 0,003 et 0,04, de préférence entre 0,005 et 0,03, plus préférablement entre 0,01 et 0,025. - Procédé de réticulation d'au moins une composition réticulable comprenant au moins un polymère réticulable tel que défini dans la revendication 9 ou 10 comprenant :
i) optionnnellement, une étape de mélange de ladite composition réticulable en présence d'une composition telle que définie dans l'une quelconque des revendications 1 à 8,
ii) une étape de réticulation de ladite composition obtenue. - Utilisation de la composition telle que définie dans l'une quelconque des revendications 1 à 8 pour réticuler au moins une composition réticulable comprenant au moins un polymère réticulable tel que défini dans la revendication 9 ou 10.
- Article, de préférence un article moulé ou un article extrudé, susceptible d’être obtenu par le procédé défini à la revendication 12.
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|---|---|---|---|
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2022
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-
2023
- 2023-09-21 WO PCT/FR2023/051448 patent/WO2024062201A1/fr active Application Filing
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| US20190292352A1 (en) * | 2014-12-09 | 2019-09-26 | Arkema Inc. | Liquid and meltable solid grades of scorch protected peroxides |
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| MODEM PLASTICS ENCYCLOPEDIA, vol. 89, pages 63 - 67 |
| RUBBER WORLD, ELASTOMER CROSSLINKING WITH DIPEROXYKETALS, October 1983 (1983-10-01), pages 26 - 32 |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2024062201A1 (fr) | 2024-03-28 |
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