Brevet FR2468627A1 — publié le 19810508

La présente invention se rapporte à un mélange de peroxydes pouvant être utilisé pour réticuler des polymères tels que le polyéthylène, les copolymères "EPDM" (caoutchouc vulcanisable insaturé à base d'éthylène et de propylène) et les copolymères d'éthylène et d'acétate de vinyle. L'utilisation de peroxydes pour la réticulation de polymères est facilitée lorsque les agents réticulants sont liquides et non solides. Les agents réticulants connussont ou bien des matières solides cristallines dont le point da fusion est supérieur à la température ambiante ou bien des mélanges avec des substances inactives qui servent à ramener le point de fusion de l'agent actif au-dessous de la température ambiante. L'introduction de substances inactives diminue l'efficacité dans la réticulation et il est par conséquent souhaitable de disposer d'agents réticulants liquides constitués uniquement de peroxydes à activité réticulante. La présente invention fournit précisément un agent réticulant qui consiste en un mélange contenant un peroxyde solide, à savoir le bis-(alpha-tert.-butyl-peroxyisopropyl)- benzène, caractérisé en ce qu'il contient également du peroxyde d'isopropylcumyle et de tert.-butyle en quantité de 75 à 90%, ce qui rend ce mélange liquide à une température ambiante de 230C. Dans toute la présente demande, les indications de parties et de % s'entendent enl poids sauf mention contraire. Le mélange de peroxydes selon l'invention consiste essentiellement en 25 à 10% environ de bis-(alpha-tert.- butylperoxyisopropyl)-benzène et 75 à 90%oenviron de peroxyde de tert.-butyle et d'isopropylcumyle. De préférence, le mélange de peroxydes consiste essen- tiellement en 25 à 20e% environ de bis-(alpha-tert.-butyl- peroxyisopropyl)-benzène et 75 à 80% environ de peroxyde de tert.-butyle et d'isopropylcumyle. Le bis-(alpha-tert.-butyl-peroxyisopropyl)-benzène est bien connu, ainsi que ses procédés de préparation. Ce bis- peroxyde répond à la formule I ci-après: CH CH CH CH i3 (I) CH3 -C - O - O - C - -o C - CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 Cebis-peroxyde existe en particulier à l'état d'isomères méta et para. On trouve des mélanges des isomères méta et para dans le commerce et ce sont ces mélanges qu'on utilise de préférence selon l'invention. Les isomères méta et para sont solides à température ambiante et il en est de même de tous leurs mélanges. L'isomère méta fond à 52C00 environ et l'isomère para à 790C environ; le mélange euteotique contenant %o de l'isomère méta fond à 4500 environ. Le bis-(alpha-tert.-butyl-peroxyisopropyl)-benzène est un agent réticulant connu pour certains polymères tels que le polyéthylène (cf. brevet US Re. 25 941). Le peroxyde de tert-butyle et d'isopropylcumyle est liquide à température ambiante; il répond à la formule II ci- - après: CH CH CH 1 C 3 C -0-0- - C CH I I HO CH CH i 3 3 CH Des exemples spécifiques de celui-ci sont le peroxyde de métaisopropylcumyle et de tert.-butyle et le peroxyde de para-isopropylcumyle et de tert.-butyle. On peut utiliser selon l'invention des mélanges des isomères méta et para et par exem- ple un mélange d'environ 2 parties de l'isomère méta et environ 1 partie de l'isomère para. Tous les mélanges des isomères méta et para sont liquides à température ambiante. Les exemples suivants illustrent l'invention sans toutefois en limiter la portée; dans ces exemples, les indications de parties et de % s'entendent en poids sauf mention contraire. Exemple 1.- L'appareil utilisé dans cet exemple consiste en un ballon à 4 tubulures équipé d'un thermomètre, d'un agitateur mécanique, d'un condenseur de type Friedrich refroidi à l'eau glacée avec piège à humidité de type Barrett. La pression réduite est lue sur un manomètre à tube en U et réglée à l'aide d'une soupape à aiguille à 20 tours reliée par des tuyaux souples appropriés. On introduit dans le ballon 713 g, 4,0 moles, d'un mélange des isomères méta et para de l'alcool isopropyl-alpha, alpha-diméthylbenzylique (rapport entre les isomères méta et para: environ 2:1), 440 g d'une solution aqueuse à 90% d'hydroperoxyde de tert.-butyle (4,4 moles de l'hydroperoxyde) et 769 g d'heptane. On agite le mélange à 30-35oC en le faisant refluer sous vide jusqu'à ce qu'on ait recueilli dans le piège de Barrett toute l'eau présente dans la solution d'hydroperoxyde. On vidange alors l'eau du piège et on ajoute au mélange, dans le ballon, 7,6 g, 0,04 mole, d'acide p-toluèbs-sulfonicue mono-hydraté en solution dans 7 ml d'eau. On poursuit l'agitation au reflux (30-35oC) sous pression réduite jusqu'au moment o l'on ne recueille plus d'eau dans le piège de Barrett (environ 9 heures). A ce moment, le mélange réactionnel devient plus sombre. On ajoute au mélange réactionnel 250 ml d'une solution aqueuse de NaOH à 5% et on transfère dans une-ampoule à décanter. On vidange la phase aqueuse de l'ampoule et on lave la phase organique à 4 reprises avec une solution aqueuse de NaOH à 5% puis à trois reprises avec 500 ml à chaque fois d'eau distillée. On sèche la phase organique sur sulfate de ma- gnésium anhydre, on filtre et on évapore à l'évaporateur rotatif, d'abord à 50oC à la trompe à vide pour éliminer l'heptane et finalement à 6570oc/0,1 mm Hg. Le produit obtenu consiste essentiellement en un mélange des isomères méta et para du peroxyde de tert.-butyle et d'isopropylcumyle. Le rendement s'élève à 940,8 g et la pureté, déterminée par la méthode à la libération d'iode, est de 87,2%, ce qui correspond à un rendement de 82% par rapport à l'alcool mis en oeuvre. Le produit obtenu est un liquide jaune clair transparent à température ambiante. Exemple 2.- On prépare un mélange de peroxydes liquide à tempé- rature ambiante en dissolvant 25 parties de bis-(alpha-tert.- butylperoxyisopropyl)-benzène (essentiellement un mélange 2:1 des isomères méta et para) dans 75 parties du produit obtenu dans l'exemple 1. Le peroxyde de tert.-butyle et d'isopropyl- cumyle est un mélange d'environ 2 parties de l'isomère méta et d'1 partie de l'isomère para. Exemples 3 et 4.- On prépare les compositions de polyéthylène ci-après et on les durcit à 182 C. C o m p o s i t io n Exemple 3 Exemple 4 polyéthylène basse densité, parties anti-oxydant (de type "AgeRite Resin D") parties bis-(alpha-tert.-butyl-peroxy- isopropyl)-benzène, parties mélange de peroxydes de l'exemple 2, parties durée de durcissement, mn - 100 0,5 1,2 0,5 2,03 Les propriétés physiques des compositions durcies sont rapportées dans le tableau I ci-après. TABLEAU I Composition durcie module à 100%o, kg/cm2 résistance à la traction, kg/cm2 allongement % dureté Shore A dureté Shore D déformation à la chaleur, % (norme américaine ASTM D 2655) Exemple 3 Exemple 4 - 77 82 196 175 550 550 96 96 47.47 ,6 11,3 Le bis-(alpha-tert.-butyl-peroxyisopropyl)-benzène est solide à température ambiante. L'un des inconvénients de ce peroxyde réside en ce qu'il doit être fondu pour pouvoir être dispersé uniformément dans des polymères tels que le polyéthylène avant le durcissement. Il en résulte des frais supplémentaires pour l'utilisateur et une source de danger car il y a toujours possibilité de surchauffe, particulièrement par du personnel non expérimenté, avec des risques de décompo- sition rapide du peroxyde, pouvant même aller jusqu'à l'explosion. le mélange du peroxyde solide avec des polymères tels que le polyéthylène ne donne pas satisfaction car il est difficile, sinon impossible, de parvenir à une dispersion uniforme du peroxyde dans tout le polymère. Si l'on veut parvenir à un durcissement ou réticulation uniforme du polymère, il est essentiel que le peroxyde soit uniformément dispersé. Le mélange de peroxydes selon l'invention, qui est liquide à température ambiante, est facile à mélanger avec des polymères tels que le polyéthylène, permettant de parvenir à des mélanges essentiellement uniformes du polymère et du peroxyde sans risque d'incidents. Les compositions polymère- peroxyde, après durcissement, ont de bonnes propriétés physiques. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à celui de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties ayant été plus particulièrement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Mélange de peroxydes liquide à température ambiante, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement en (a) environ à 10o de bis-(alpha-tert.butyl-peroxyisopropyl)-benzène et (b) environ 75 à 90%0 de peroxyde de tert.-butyle et d'iso- propylcumyle. 2. Mélange de peroxydes selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement en (a) 25 à 20% environ de bis-(alpha-tert.-butyl-peroxyisopropyl)- benzène et (b) 75 à 80%o environ de peroxyde de tert.-butyle et d'isopropylcumyle. 3. Mélange de peroxydes selon la revendication 2, caractérisé en ce que le peroxyde (a) consiste lui-même en un mélange des isomères méta et para et le peroxyde (b) est égale- ment un mélange des isomères méta et para. 4. Procédé pour réticuler des polymères à l'aide d'un agent réticulant du type peroxyde, caractérisé en ce que l'on utilise à cet effet le mélange de peroxydes selon l'une quelconque des revendications 1 à 3.