Performance PP : Influence des additifs

Le polypropylène (PP) est un thermoplastique largement utilisé. Il a des applications importantes dans de nombreux domaines tels que l'emballage, l'automobile et la construction en raison de ses bonnes propriétés mécaniques, de sa stabilité chimique et de ses propriétés de traitement.

Cependant, le PP lui-même présente certaines lacunes de performance, telles qu'une faible résistance aux UV, une faible ténacité et une mauvaise résistance au feu, ce qui limite son utilisation dans certains environnements spécifiques et domaines haut de gamme. L'ajout d'additifs polymères offre un moyen efficace de surmonter ces défis et d'améliorer les propriétés physiques et mécaniques du PP. ​

Parmi les nombreux défauts de performance, la faible résistance aux UV du PP est un problème plus important. L'énergie ultraviolette est élevée, et une exposition prolongée provoquera la rupture et l'oxydation des chaînes moléculaires du PP, entraînant une décoloration de la surface du matériau, une diminution des propriétés mécaniques et une durée de vie réduite. Prenons par exemple les produits en plastique PP utilisés en extérieur, tels que les poubelles en plastique et les auvents. Sous la lumière directe du soleil, le vieillissement se produira en peu de temps.

Ajouter des stabilisants à la lumière à base d'amines entravées (HALS) au PP est un moyen efficace de résoudre ce problème. Les stabilisants à la lumière à base d'amines entravées ont un mécanisme unique de stabilisation à la lumière, et le radical libre azote-oxygène (NOR) dans leur structure moléculaire est la clé du processus de stabilisation à la lumière.

Lorsque le PP est exposé aux rayons ultraviolets et produit des radicaux libres, le NOR peut capturer ces radicaux libres et interrompre la réaction en chaîne de photo-oxydation. De plus, les stabilisants à la lumière à base d'amines entravées peuvent régénérer des ingrédients actifs ayant des effets stabilisants grâce à leurs propres cycles d'oxydation-réduction, et continuer à exercer des effets de stabilisation à la lumière.

Des études ont montré que les produits en PP avec des stabilisants à la lumière à base d'amines entravées peuvent prolonger leur durée de vie en extérieur de plusieurs fois par rapport au PP non modifié, réduisant ainsi efficacement les coûts et le gaspillage de ressources liés au remplacement fréquent des produits en raison du vieillissement des matériaux. ​

En plus du problème de stabilité à la lumière, le manque de ténacité du PP limite également son application dans certains domaines nécessitant des performances élevées en matière d'impact.

Par exemple, dans la fabrication de pièces intérieures automobiles, si le matériau PP n'est pas suffisamment résistant, il est facile de se casser en cas de choc ou d'impact. Afin d'améliorer la ténacité du PP, des additifs élastomères tels que le copolymère éthylène-octène (POE) et le monomère éthylène-propylène-diène (EPDM) sont généralement ajoutés.

Ces additifs élastomères forment une "structure en îlots" avec le PP, et l'élastomère est uniformément distribué dans la phase continue (mer) du PP en tant que phase dispersée (îlot).

Lorsque le matériau est soumis à une force externe, les particules d'élastomère dans la phase dispersée peuvent induire des stries argentées et des bandes de cisaillement, absorber et disperser l'énergie d'impact, améliorant ainsi la ténacité du PP.

En même temps, les particules d'élastomère peuvent également empêcher l'expansion des fissures, rendant le matériau moins susceptible de se fracturer de manière fragile lorsqu'il est soumis à une force.

Les données expérimentales montrent que la résistance à l'impact entaillé du matériau PP avec une quantité appropriée de POE ajoutée peut être augmentée de plusieurs fois par rapport au PP pur, améliorant considérablement la résistance aux chocs du matériau et répondant aux exigences strictes de ténacité des matériaux dans des domaines tels que les intérieurs automobiles. ​

Aujourd'hui, alors que la sécurité incendie est de plus en plus valorisée, les propriétés ignifuges du PP sont également devenues un domaine à améliorer. Le PP est un matériau inflammable avec un indice limite d'oxygène (LOI) d'environ 17,4 %, ce qui le rend facile à brûler et à se propager en présence d'une source de feu.

Pour améliorer les propriétés ignifuges du PP, des retardateurs de flamme halogénés, des retardateurs de flamme phosphorés, des retardateurs de flamme azotés, etc., peuvent être ajoutés.

Les retardateurs de flamme halogénés libèrent du gaz halogénure d'hydrogène lors de la combustion, qui peut capturer les radicaux libres générés pendant la combustion et inhiber la réaction de combustion ; les retardateurs de flamme phosphorés forment une couche carbonisée à la surface du PP pour isoler l'oxygène et la chaleur, jouant ainsi un rôle ignifuge ; le gaz généré par la décomposition thermique des retardateurs de flamme azotés peut diluer la concentration d'oxygène, et les composés azotés générés peuvent également favoriser la formation de la couche carbonisée.

L'utilisation coordonnée de plusieurs retardateurs de flamme peut améliorer considérablement les propriétés ignifuges du PP, répondre aux exigences d'ignifugation des matériaux dans les appareils électroniques, la construction et d'autres domaines, et réduire efficacement le risque d'incendie. ​

En outre, afin de répondre à différentes exigences d'application, d'autres additifs fonctionnels peuvent également être ajoutés au PP. Par exemple, l'ajout d'antioxydants peut empêcher le PP de se dégrader par oxydation pendant le traitement et l'utilisation, et améliorer la stabilité thermique du matériau ; l'ajout d'agents nucléants peut accélérer la vitesse de cristallisation du PP, affiner les grains et améliorer la transparence, la rigidité et la température de déformation thermique du matériau ; l'ajout d'agents antistatiques peut éliminer l'accumulation d'électricité statique à la surface des produits en PP, et éviter d'affecter l'apparence et les performances du produit en raison de l'adsorption de poussière par électricité statique. ​

Les additifs polymères jouent un rôle essentiel dans l'amélioration des performances du PP grâce à leurs mécanismes d'action uniques. De l'amélioration de la stabilité à la lumière, au renforcement de la ténacité, à l'amélioration de la résistance au feu jusqu'à l'attribution d'autres fonctions spéciales, l'application rationnelle des additifs permet au PP de mieux répondre aux besoins diversifiés de différents domaines, d'élargir le champ d'application du PP et de promouvoir le développement des industries connexes.

Avec l'avancement continu de la science et de la technologie, la recherche, le développement et l'application de nouveaux additifs optimiseront davantage les performances du PP et offriront des perspectives de développement plus larges pour les matériaux en PP.

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