Brevet FR2102284A1 — publié le 19720407

Cette invention concerne un procédé de production d'un article en polypropylène renforcé par des fibres de verre. Plus particulièrement, l'invention a trait à un procédé de production d'un' article moulé en polypropylène stéréo-régulier, et spécialement, 5 d'un produit stratifié qui a été renforcé avec des fibres de verre traitées au silane. Jusqu'à présent, des tentativés ont été faites pour produire des articles' moulés en différentes résines synthétiques thermoplastiques renforcées avgc des fibres de verre, et la plupart ■JO deadites tentatives se sont avérées* infructueuses. Comme fibres de verre, on a fréquemment employé celles dont la surface a pu être traitées avec an. agent de traitement de surface ayant un groupe foîiptipnnel ct-^aole de réagir facilement avec la résine synthétique ainsi qu'un grour.e fonctio^e?- u:-.ï.ïl>le de réagir facilement avec 1 5 les fibres de verre, par exaiq-le, un ar.eiii de traitement du type silane tel que le £ -aminoprcpyl trietlioxy silane, V -méthacryloxypro-pyl triméthoxysilaiie, y -glycidoxypropyl triméthoxysilane,.- etc..., (se référer aux brevets U.S. N0 3 306 800, 3 441 446 et 3 464 454). Cependant, dans le cas d'une résine sjTithétique thermoplastique de-20 vant être renforcée avec ladite fibre de verre, résine qui est chimiquement inactive dans sa structure, comme un polypropylène stéréo-régulier, on rencontre de tels inconvénients que même lorsqu'une ■ telle fibre de verre traitée au" silane.," co'ûme on l'a mentionné ci-dessus, peut être utilisée telle quelle, l'article moulé résultant - 25 n© présente pas de propriétés améliorées en raison des liaisons insuffisantes entre les fibres de verre et le polypropylène. Afin de surmonter les inconvénients ci-dessus mentionnés, la présente invention prévoit un procédé dans lequel une fibre de verre traitée au silane et du-polypropylène sont moulés à chaud 50 sous pression en présence d'un peroxyde organique et d'un composé vinylique ayant au moins deux doublesliaisons carbone à carbone, afin de rehausser la puissance de liaison entre les fibres de verre et le polypropylène de sorte qu'un article moulé en polypropylène renforcé de fibres de verre de haute qualité peut être produit. 55 Un produit stratifié polypropylène renforcé de fibres de verre obtenu selon le présent procédé peut présenter une amélioration de 60$ concernant sa résistance à la flexion à l'état sec et 71 29734 2 2102284 de 85$ de sa résistance à la flexion à l'état humide, lorsqu'on le compare à un produit stratifié obtenu en moulant seulement du polypropylène renforcé fibres de verre traitées au silane. Le polypropylène utilisé dans la présente invention est 5 un polypropylène stéréo-régulier. En tant que peroxyde organique, on utilise, de préférence, par exemple, le peroxyde de dicumyle, le 2,5-diméthylhexane-2,5-dihydroperoxyde, le 2,5-diméthylhexyne-2,5-dihydroperoxyde, le 2,5-diméthyl'-2, 5-di(t-butylperoxy)'hexane ou le 2,5-diméthyl-2,5-di(benzoylperoxy)hexane, et en tant que composé 10 vinylique, on utilise, de préférence, par-exemple, un composé viny-lique ayant au moins .deux doubles liaiso'ns carbone-carbone capables de prendre part à la polymérisation et ayant un point d'ébullition plus élevé que la température de moulage, composé tel que le N,W-m-phénylène bis-maleimide, N,N'-méthylène bis-acrylamide, l'éthylè-15 ne diméthacrylate, le triéthylène glycol diméthacrylate, le polyé-thylène glycol diméthacrylate, le diallylphthalate, le triméthylol-propane triméthacrylate, etc... ; La quantité de peroxyde organique utilisée dans le pré- —"5 —"3 sent procédé est comprise entre 1 x 10 et 10 x 10 moles, de —3 —3 20 préférence, comprise entre 2 x 10 et 5. x 10 moles, par kilogramme de polypropylène"et la quantité de composé vinylique est égale ou supérieure à la quantité de peroxyde organique et 'doit être comprise, de p'référence, dans la gamme de 1 à 5 moles par mole de peroxyde organique. 25 L'article moulé de la présente invention peut être pro duit d'une manière telle qu'une solution de solvant organique du peroxyde organique et du compose■vinylique ci-dessus mentionnés soit pulvérisée sur les fibres de verre traitées au silane et sur le polypropylène en poudre pour himidifier uniformément-1'ensemble, 30 après quoi le-solvant est éliminé à une température suffisamment basse pour n'amener aucune réaction, puis' le produit résultant est moulé à chaud sous pression sëlon une procédure conventionnelle, par exemple, à une température comprise entre 180° et 260° C, de préférence entre 200-230° C et sous une pression comprise entre 35 50-300 bars. A titre de variante/ on peut, évidemmant, adopter une procédure telle que le polypropylène en poudre soit ajouté à la solution de solvant organique de peroxyde et dé composé vinylique 71 29734 3 2102284 ci-dessus mentionnés en agitant à la température ambiante la pâte résultante, ou bouillie résultante, étant ensuite agitée pour enlever le solvant par évaporation, après quoi, le résidu est moulé à chaud sous pression avec la fibre de verre traitée au silane, ou 5 adopter une procédure telle que la fibre de verre traitée au silane soit immergée dans ladite solution de peroxyde et de composé vinylique, le solvant étant ensuite éliminé et le résidu étant coulé à chaud sous pression avec du polypropylène en poudre. Selon la présente invention, du polypropylène et des fi-10 bres de verre traitées au silane sont moulées à chaud sous pression en présence d'un peroxyde organique et d'un composé vinylique ayant au moins deux doubles liaisons carbone-carbone, comme on l'a mentionné ci-dessus, de sorte que les fibres de verre et le polypropylène sont fermement liés l'un à l'autre. On considère que ce phéno-15 mène peut être attribué au fait qu'un groupe fonctionnel dans l'agent de traitement du type silane, groupe qui réagit aisément avec une fibre de verre, établit des liaisons fermes avec les fibres de verre, alors que l'autre groupe fonctionnel qui réagit facilement avec une résine synthétique établit une liaison ferme avec le grou-20 pe non-saturé du composé vinylique ayant au moins deux double liaisons carbone à carbone qui peuvent éclater sous l'influence d'un peroxyde organique catalyseur pendant qu'en même temps, la présence d'un radical convenable, c'est à dire, le peroxyde organique, résulte en une réaction radicalaire entre le polypropylène chimiquement. 25 inactif et le composé spécifique, de sorte qu'une liaison très forte est établie avec les fibres de verre. la présente invention sera mieux comprise à la lecture détaillée des exemples donnés ci-dessous. Exemple 1 50 A une solution de 0,81g de dicumyl peroxyde et de 1,61g de lïjîT'-m-phénylène bis-maléimide dans 500g d'acétone fut ajoutée en agitant une quantité de 1.000g de polypropylène en poudre ayant une viscosité réduite de 1,42 (dl/g) mesurée dans 0,1$ de décahy-dronaphtalène en solution à 130° C. La pâte résultante, ou bouillie, 55 fut encore agitée pour compléter la vaporisation de l'acétone à la température ambiante de sorte qu'un mélange homogène fut formé. D'un autre côté, un textile de verre de 20cm x 20cm qui avait déjà 71 29734 4 2102284 été dégraissé fut immergé dans une solution aqueuse de 1$ de y-ami-nopropyl-triéthoxysilane puis enlevé de la solution, séché à la température ambiante et ensuite placé dans une étuve pendant 30 minutes environ à 130° C. Sur le tissu en fibres de verre ainsi traité, furent uniformément pulvérisés 10g du mélange homogène ci-dessus mentionné polypropylène'composé vinylique. Cette opération fut répétée pour former un stratifié comprenant 7 couches de tissu en fibres de verre qui avaient -été alternativement empilées sur 8 couches du mélange polypropylène composé vinylique. Ce produit stratifié fut placé dans une machine à mouler chauffée à 205° C et une pression de 250 bars y fut appliquée. Après quoi, le stratifié fut transféré sur une presse refroidie à l'eau et refroidi sous pression pour préparer un stratifié ayant une épaisseur voisine de 3mm. Ce stratifié ainsi préparé contenait environ 50$ en poids de tissu de fibres de verre et avait une résistance à la flexion à l'état sec de 19,1 daN/mm et une résistance à la flexion à l'état humide de 17,8 daN/mm , mesurées selon la méthode d'essai JIS K-6911. A titre de comparaison, un autre stratifié fut préparé de la même manière que ci-dessus sauf que le dicumylperoxyde et le N,N'-m-phénylène bis-maléimide ne furent pas utilisés. Ce stratifié avait /-v 2 une résistance à la flexion à l'état sec de 11,5 daN/mm et une ré- * 2 sistance à la flexion à l'état humide de 9,3 daN/mm . De ceci on peut constater une amélioration notable obtenue en appliquant le procédé de la présente invention. Exemple 2 Un tissu en fibre- de verre qui avait été traité de la même manière que dans 1'exemple 1, excepté que du ^-méthacryloxy-propyl triméthoxysilane fut utilisé aux lieu et place du-y-aminopro-pyl triéthoxysilane, fut stratifié sur une feuille de polypropylène stéréo-régulier tout en pulvérisant d'une manière suffisamment uniforme une solution de 0,76g de peroxyde de dicumyle et de 1,57g de N,N'-m-phénylène bis-maléimide dans 500g d'acétone. Cette opération fut répétée pour stratifier 7 couches de tissu de fibres de verre alternées avec 8 couches de polypropylène en feuilles. Ensuite, l'acétone fut volatilisée à une température suffisamment basse pour qu'aucune réaction n'ait lieu puis le même processus de moulage que 71 29734 s 2102284 celui de l'exemple 1 fut appliqué pour préparer un stratifié. le stratifié ainsi préparé, avait une résistance à la flexion à l'état sec de 17,6 daN/mm et une résistance à la flexion 2 , , à l'état humide de 15,6 daN/mm . D'un autre côté, un stratifié qui 5 avait été préparé de la même manière que ci-dessus, sauf que le peroxyde de dicumyle et le ÏT,îî'-phénylène bis-maléimide ne furent pas utilisés, avait une résistance à la flexion à l'état sec de 2 " 9,7 daîï/mm et une résistance à la flexion à l'état humide de 9>0 2 daN/mm . 10 Exemple 5 Un tissu en fibre de verre dégraissé qui avait été traité avec une solution aqueuse à 1$ de-aminopropyl triéthoxysilane, fut trempé dans une solution d'acétone contenant 0,22$ de peroxyde de dicumyle et 0,44$ de ÎT,H1 -m-phénylène bis-maléimide, puis extrait 15 de cette solution et l'acétone fut ensuite volatilisée à la température ambiante. . le tissu en fibre de verre ainsi traité et du polypropylène stéréo-régulier furent laminés, disposés en couches superposées et moulés de la même manière que dans 11exemple 1 pour prépa-• 20 rer un stratifié. Ce stratifié avait une résistance à la" flexion à l'état 2 sec de 19,7 daîT/mm et une résistance à la flexion à l'état humide de 17,6 daîT/mm . D'un autre côté, un stratifié- qui-avait été préparé de la même manière que ci-dessus excepté que le tissu en fibre. 25 de verre avait été soumis simplement au traitement de silane, avait 2 une résistance.à la flexion à l'état sec de 11,5 daïT/mm et une ré- 2 sistance à la flexion à l'état humide de 9,2 daU/mm . Exemple 4 Un stratifié fut préparé de la même manière que dans l'e-30 xemple 1 excepté que du vinyl-tri ( (3 -méthoxyéthoxy)silane fut utilisé au lieu du V-aminopropyl triéthoxysilane. Ce stratifié avait v ' 2 une résistance à la flexion à l'état sec de 17,1 daN/mm et une ré- - 2 sistance à la flexion à l'état humide, de 17,3 daN/mm . D'un autre côté, un stratifié qui avait été préparé de la même manière que ci- 35 dessus, excepté que le peroxyde et le composé vinylique ne furent pas utilisés,, avait une résistance à la^flexion à l'état sec de 2 : - - L 11,1 daîT/mm et une résistance à la flexion à l'état humide de 10,5 71 29734 6 2102284 daN/mm2. Exemple 5 Un tissu en fibres de verre, qui avait été traité avec du y-^aminopropyl triéthoxysilane, fut trempé dans de l'acétone dans laquelle on avait dissous 0,86g de 2,5-diméthyl-2,5-di(t~butylpero-xy)hexane comme peroxyde et 1,61g de ÏT,N'-m-phénylène bis-maléimide comme composé"vinylique, et par la suite traité de la même manière que dans l'exemple 1 pour•préparer un stratifié. Le stratifié ainsi préparé avait une résistance à la fie- 2 xion à l'état sec de 18,0 daST/mm : et une résistance à la flexion à l'état humide de 15,6 daïT/mm > de sorte que ses résistances à la flexion respectives à l'état sec et à l'état humide étaient améliorées de 71 $ et de 49$s par rapport à celles d'un stratifié préparé de la même manière que ci-dessus excepté que .le peroxyde et le composé vinylique n'avaient pas été utilisés. Exemple 6 Une quantité de 1.000g d'un polypropylène en poudre ayant une viscosité réduite de 1,73 (dl/g) mesurée dans une solution à __rZ 0,1$.de décahydronaphtàlène à 130° C, 3 x 10 moles de peroxyde*de _3 dicumyle comme peroxyde organique et 6 x 10 moles de chacune des cinq catégories de composés vinyliques montrées dans le tableau ci-dessous furent mélangées de la même manière que dans l'exemple 1 pour préparer une bouillie. D'un autre, côté, un tissu en fibre de verre fut trempé dans une solution aqueuse à 1$ de vinyl-tris(p-méthoxyéthoxy)silane, extrait de ladite solution puis séché. Le tissu en fibres de verre ainsi traité et la bouillie ou pâte ci-dessus mentionnés furent alternativement laminés l'un sur l'autre de la même manière que dans l'exemple 1 pour donner-un stratifié. Chacun des stratifiés obtenus de la manière ci-dessus a-vait des résistances à la flexion conformes aux valeurs données dans le tableau ci-dessous. La teneur de tissu en fibres de verre dans chaque stratifié était de 50+ 2$ en poids. 71 29734 2102284 Résistances à la flexion Composé vinylique Etat sec (daN/mm^) Etat humide ÇdaN/mm^) Methylène bis-acrylâmide 20,7 19,2. Ethylène glycol diméthacrylate 21,1 19,4 Diallyl phtalate 20,6 18,4 Triméthylolpropane triméthacrylate 20,8 20,3 m-Phénylène bis-maléimide 23,5 20,0 Stratifié préparé sans utiliser ni le peroxyde, ni le composé vinylique 11,5 9,3 (selon l'exemple 1) L'examen du tableau ci-dessus montre donc clairement que les stratifiés selon le présent procédé sont dotés de résistance à la flexion notablement améliorées et, en particulier, les stratifiés dans lesquels on a incorporé du m-phénylène bis-maléimide. 71 29734 8 2102284 REVENDICATIONS 1.- Procédé de production d'un article moulé en polypro- • pylène renforcé aux fibres de verre caractérisé en ce qu'on moule à chaud sous pression suivant une technique connue un polypropylène stéréo-régulier et des fibres de verre traitées au silane en pré-5 sence d'un pèroxyde organique et d'un composé vinylique ayant au moins deux doubles liaisons carbone-carbone. 2.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel la -3 v -3 quantité de peroxyde organique est de 1 x 10 à 10 x 10 moles par kg de polypropylène. ■J0 3»- Procédé selon la revendication 1, dans lequel la _3 quantité de peroxyde organique est comprise entre 2x10 et -3 5 x 10 moles par kg de polypropylène. 4.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel le peroxyde organique est du peroxyde de dicumyle, du 2,5-diméthylhexane-15 2,5-dihydroperoxydej du 2,5-diméthylhexyne-2,5-dihydroperoxyde, du 2,5-diméthyl-2,5-di(t-butylperoxy)-hexane ou du 2,5-diméthyl-2,5-di(benzôyIperoxy)hexarie. 5«- Procédé selon la revendication 1, dans lequel le peroxyde organique est du peroxyde de dicumyle. 20 6.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel le pero xyde organique est du 2,5-diméthyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexane. 7.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel la quantité de composé vinylique est comprise entre 1 et 5 moles par mole de peroxyde organique. 25 8.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel le com posé vinylique est du N,N'-m-phenylène bis-maléimide, du N,N'-mé-thylène bis-acrylamide, de l'éthylène diméthacrylate, du triéthy-lène glycol diméthacrylate, du polyéthylène glycol diméthacrylate, du diallyl phtalate ou du triméthylolpropane triméthacrylate. 30 9.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel le com posé vinylique est du N,N'-m-phénylène bis-maléimide. 10.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel le composé vinylique est de l'éthylène glycol diméthacrylate. 11.- procédé selon la revendication 1, dans lequel le 35 composé vinylique est du méthylène bis-acrylamide. 71 29734 9 2T02284 12.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel le composé vinylique est du diallyl phtalate. 13.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel le composé vinylique est du triméthylol propane triméthacrylate. 14.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel la fibre de verre traitée" au silane' est une fibre de verre traitée avec du Ç-aminopropyl triéthoxysilane, du X-méthacryloxypropyl-triméthoxysilane ou du vinyl-tris(P -méthoxyéthoxy)silane. 15.- Un article moulé ën polypropylène renforcé aux fibres de verre obtenu selon le procédé défini dans la revendication 1.