Brevet FR3101081A1 — publié le 20210326

La présente invention concerne l’utilisation d’un mélange d’au moins un polyamide semi-cristallin aliphatique et d’au moins un polyamide amorphe dans laquelle ledit au moins un polyamide semi-cristallin aliphatique est obtenu par polycondensation : d’au moins un aminoacide en C 6 à C 18 , préférentiellement en C 10 à C 18 , plus préférentiellement en C 10 à C 12 , ou d’au moins un lactame en C 6 à C 18 , préférentiellement en C 10 à C 18 , plus préférentiellement en C 10 à C 12 , ou d’au moins une diamine Ca en C 4 -C 36 , préférentiellement C 5 -C 18 , préférentiellement C 5 -C 12 , plus préférentiellement C 10 -C 12 , avec au moins un acide dicarboxylique Cb en C 4 -C 36 , préférentiellement C 6 -C 18 , préférentiellement C 6 -C 12 , plus préférentiellement C 10 -C 12, ; pour préparer une composition semi-cristalline dont le module ne varie pas de plus de 25% dans l’intervalle de température allant de 10°C à 40°C. Compositions de polyamides comprenant des fibres de renfort et présentant une stabilité de module élevée et leurs utilisations La présente demande de brevet concerne l’utilisation de mélanges de polyamides semi-cristallins aliphatiques et amorphes pour la fabrication de compositions présentant une stabilité de module élevée sous l’effet de la température et de l’humidité, leur procédé de fabrication ainsi que lesdites compositions. De nombreuses applications dans le domaine E/E exigent l’utilisation de matériaux polymères de haut module, par exemple pour les télévisions, les appareils photos numériques, les jeux numériques, les pièces de téléphone, les tablettes numériques, les drones, les imprimantes ou les pièces d’ordinateur. Le module du matériau est en effet un facteur crucial pour permettre une réduction de poids, puisqu’il permet une réduction de l’épaisseur des pièces tout en gardant une grande rigidité. On distingue différents modules (par exemple module de traction, module de flexion, etc.). Ces modules peuvent être impactés par la température et par le taux d’humidité contenu dans l’échantillon. Il s’avère par ailleurs important que la rigidité soit peu affectée par des changements de température ou par la teneur en eau dans le matériau. En effet, la stabilité du module est également un facteur important pour l’utilisation ultérieure ou pour assurer un assemblage aisé des pièces lorsque celui-ci est réalisé dans des lieux où la température et/ou l’humidité peut être élevée. Ainsi, on recherche des compositions de polyamides dont le module reste stable dans la plage de températures et/ou d’humidité auxquels ils sont exposés, notamment pendant l’assemblage des pièces et le fonctionnement ultérieur des dispositifs. De préférence, le module doit être stable à une température allant de 10°C à 40°C, notamment dans l’intervalle de température allant de 0°C à 40°C, en particulier dans l’intervalle de température allant de -10°C à 40°C pour des compositions présentant des teneurs en eau variable (provoquées par le conditionnement des compositions dans une atmosphère où l’hygrométrie peut varier de 0 à 100%, ou dans l’eau liquide) Par ailleurs, les compositions de polyamides doivent présenter des températures de moulage modérées et cristalliser suffisamment rapidement pour permettre un temps de transformation, notamment un temps de cycle, adapté à un procédé industriel. Or les polyamides aliphatiques présentent généralement une perte importante de la rigidité lorsque la température augmente, notamment lorsque ces polyamides ont été conditionnés dans une atmosphère humide au préalable car contiennent une certaine quantité d’eau. On connait de la demande WO 2018/073536 l’utilisation d’un polyamide semi-aromatique, en particulier un polyamide MXDZ dans un mélange de polyamide aliphatique, notamment semi-cristallin, comprenant des fibres de verre à section circulaire, pour limiter le gauchissement de la composition obtenue. On connait également de la demande internationale WO 2018/073537 l’utilisation de fibres de verre à section circulaire dans un mélange comprenant au moins un polyamide MXDZ et au moins un polyamide aliphatique, notamment semi-cristallin, pour améliorer les propriétés mécaniques de ladite composition, notamment l’élongation à la rupture, après sa mise en œuvre, en particulier par injection ou moulage par compression. Par ailleurs, le document WO 10/015785 décrit des copolyamides comprenant au moins deux motifs distincts A/XT caractérisé en ce que ledit copolyamide présente une teneur en fins de chaîne amine supérieure ou égale à 20 µeq/g, une teneur en fins de chaîne acide inférieure ou égale à 100 µeq/g, et une teneur en fins de chaîne non réactive supérieure ou égale à 20 µeq/g. Le copolyamide peut comprendre des additifs, notamment des fibres de renforts, lesdites fibres de renforts pouvant être des fibres de verre. Le document WO 10/015786 décrit des copolyamides comprenant au moins deux motifs A/10T caractérisé en ce qu’il présente un indice de polymolécularité, noté Ip inférieur ou égal à 3,5, mesuré par chromatographie de perméation de gel. La demande internationale WO 2014/195226 décrit des compositions pour appareil mobile électronique comprenant au moins 20% d’au moins un polymère et au moins 20% de fibres de verre présentant une section non circulaire et un module élastique d’au moins 76 GPa déterminé selon ASTM C1557-03. Aucun de ces documents de l’art antérieur ne mentionne la stabilité du module en fonction de la température et du conditionnement préalable des compositions. Il reste donc le problème de proposer une formulation à base de polyamides alliant un module stable sur une plage de température étendue, même lorsque la composition est saturée en eau, et une bonne aptitude au moulage à l’injection. Utilisation d’un mélange d’au moins un polyamide semi-cristallin aliphatique et d’au moins un polyamide amorphe dans laquelle ledit au moins un polyamide semi-cristallin aliphatique est obtenu par polycondensation : d’au moins un aminoacide en C 6 à C 18 , préférentiellement en C 10 à C 18 , plus préférentiellement en C 10 à C 12 , ou d’au moins un lactame en C 6 à C 18 , préférentiellement en C 10 à C 18 , plus préférentiellement en C 10 à C 12 , ou d’au moins une diamine aliphatique Ca en C 4 -C 36 , préférentiellement C 5 -C 18 , préférentiellement C 5 -C 12 , plus préférentiellement C 10 -C 12 , avec au moins un acide dicarboxylique aliphatique Cb en C 4 -C 36 , préférentiellement C 6 -C 18 , préférentiellement C 6 -C 12 , plus préférentiellement C 10 -C 12, ; pour préparer une composition semi-cristalline dont le module de traction ou de flexion ne varie pas ne varie pas de plus de 25% dans l’intervalle de température allant de 10°C à 40°C, notamment dans l’intervalle de température allant de 0°C à 40°C, en particulier dans l’intervalle de température allant de -10°C à 40°C. Utilisation selon la revendication 1, dans laquelle le module ne varie pas de plus de 35% dans l’intervalle de température allant de -10°C à 50°C. Utilisation selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la Tg de ladite composition semi-cristalline, déterminée par DMA selon ISO 6721-11 :2019, présente une augmentation supérieure ou égale à 5°C, préférentiellement supérieure ou égale à 10°C, plus préférentiellement supérieure ou égale à 15°C par rapport à la Tg initiale dudit polyamide semi-cristallin avant mélange. Utilisation selon l’une des revendications 1 à 3, dans laquelle ledit au moins un polyamide amorphe est un homopolyamide de formule XY ou un copolyamide de formule A/XY, XY étant un motif répétitif obtenu par polycondensation d’au moins une diamine cycloaliphatique (X) et d’au moins un acide dicarboxylique aliphatique (Y) en C 4 -C 36 , préférentiellement C 6 -C 18 , préférentiellement C 6 -C 12 , plus préférentiellement C 10 -C 12 ou d’au moins un acide dicarboxylique aromatique (Y) et A est un motif répétitif obtenu par polycondensation d’au moins un aminoacide en C 6 à C 18 , préférentiellement en C 10 à C 18 , plus préférentiellement en C 10 à C 12 , ou d’au moins un lactame en C 6 à C 18 , préférentiellement en C 10 à C 18 , plus préférentiellement en C 10 à C 12 , ou d’au moins une diamine Ca en C 4 -C 36 , préférentiellement C 5 -C 18 , préférentiellement C 5 -C 12 , plus préférentiellement C 10 -C 12 , avec au moins un acide dicarboxylique Cb en C 4 -C 36 , préférentiellement C 6 -C 18 , préférentiellement C 6 -C 12 , plus préférentiellement C 10 -C 12 . Utilisation selon la revendication 4, dans laquelle ledit au moins un polyamide amorphe est un copolyamide de formule A/XY, A étant obtenu par polycondensation d’au moins un aminoacide ou obtenu par polycondensation d’au moins un lactame, X étant choisi parmi le bis-(3-méthyl-4-aminocyclohexyl)-méthane (B) ou le bis(p-aminocyclohexyl)-méthane (P) ou la bis(aminométhyl)cyclohexane (BAC) et Y étant l’acide térépthalique et/ou isophtalique. Utilisation selon la revendication 4 ou 5, dans laquelle A/XY est choisi parmi les motifs 11/BI/BT, 12/BI/BT, 11/BACI/BACT, 12/BACI/BACT, 11/BACI, 12/BACI, 11/PI/PT, 12/PI/PT et l’un de leurs mélanges. Utilisation selon la revendication 4, dans laquelle ledit au moins un polyamide amorphe est un copolyamide de formule A/XY, A étant obtenu par polycondensation d’au moins un aminoacide ou obtenu par polycondensation d’au moins un lactame, X étant choisi parmi le bis-(3-méthyl-4-aminocyclohexyl)-méthane (B) ou le bis(p-aminocyclohexyl)-méthane (P) et Y étant l’acide sébacique ou l’acide dodécanedioique. Utilisation selon la revendication 4 ou 7, dans laquelle A/XY est choisi parmi les motifs 11/B10, 11/B12, 11/P10, 11/P12, 12/B10, 12/B12, 12/P10, 12/P12, et l’un de leurs mélanges. Utilisation selon la revendication 4, dans laquelle ledit au moins un polyamide amorphe est un copolyamide de formule A/XY, A étant obtenu par polycondensation d’au moins une diamine Ca avec au moins un acide dicarboxylique Cb, X étant choisi parmi le bis-(3-méthyl-4-aminocyclohexyl)-méthane (B) ou le bis(p-aminocyclohexyl)-méthane (P) et Y étant l’acide sébacique ou l’acide dodécanedioique. Utilisation selon la revendication 4 ou 9, dans laquelle A/XY est choisi parmi les motifs 1010/B10, 1010/B12, 1010/P10, 1010/P12, 1012/B10, 1012/B12, 1012/P10, 1012/P12, 1210/B10, 1210/B12, 1210/P10, 1210/P12, 1212/B10, 1212/B12, 1212/P10, 1212/P12, et l’un de leurs mélanges. Utilisation selon la revendication 4, dans laquelle ledit au moins un polyamide amorphe est un homopolyamide de formule XY, X étant choisi parmi le bis-(3-méthyl-4-aminocyclohexyl)-méthane (B) ou le bis(p-aminocyclohexyl)-méthane (P) et Y étant l’acide sébacique ou l’acide dodécanedioique. Utilisation selon la revendication 4 ou 11, dans laquelle XY est choisi parmi les motifs B10, B12, P10, P12, et l’un de leurs mélanges. Utilisation selon l’une des revendications 1 à 12, dans laquelle ledit polyamide semi-cristallin, présente une enthalpie de cristallisation supérieure à 30 J/g. Utilisation selon l’une des revendications 1 à 13, dans laquelle la proportion en poids dudit polyamide amorphe est comprise de 10 à 45%, préférentiellement de 15 à 35% en poids, plus préférentiellement de 20 à 30% en poids par rapport à la somme en poids dudit au moins un polyamide semi-cristallin et dudit au moins un polyamide amorphe. Utilisation selon l’une des revendications 1 à 14, dans laquelle la composition comprend de 35 à 75% en poids de fibres de renforts, en particulier de 35 à 65% en poids de fibres de renforts. Utilisation selon la revendication 15, dans laquelle les fibres de renforts sont choisies parmi les fibres de verre et les fibres de carbone, ou un mélange de celle-ci, en particulier les fibres de verre. Utilisation selon la revendication 16, dans laquelle les fibres de verre sont choisies parmi les fibres de verre à section transversale non circulaire et les fibres de verre à section circulaire, les fibres de carbone, et un mélange de celles-ci, en particulier les fibres de verre à section transversale non circulaire et les fibres de verre à section circulaire et un mélange de celles-ci, notamment les fibres de verre à section circulaire. Composition, notamment utile pour le moulage par injection, comprenant : - 25 à 65 %, en particulier 35 à 65%, en poids d’un mélange d’au moins un polyamide semi-cristallin aliphatique et d’au moins un polyamide amorphe tel que défini dans l’une des revendications 1 à 14, - 35 à 75, en particulier 35 à 65% en poids de fibres de renforts ; - 0 à 10% en poids d’au moins un modifiant choc ; - 0 à 30 % en poids d’au moins une charge ; et - 0 à 10 % en poids d’au moins un agent fluidifiant ; et - 0 à moins de 2%, de préférence de 0,1 à moins de 2%, notamment de 0,5 à moins de 2 % en poids d’additifs; la somme des proportions de chaque constituant de ladite composition étant égale à 100%. Procédé de fabrication de la composition telle que définie à la revendication 18, dans lequel l’on mélange les constituants de ladite composition par compoundage, notamment dans une extrudeuse bi-vis, un comalaxeur, ou un mélangeur interne. Article moulé susceptible d’être obtenu à partir de la composition selon la revendication 18, par moulage par injection. Article moulé selon la revendication 20, pour l’électrique et l’électronique, et en particulier choisi dans le groupe consistant en les télévisions, les appareils photos numériques, les jeux numériques, les pièces de téléphone, les tablettes numériques, les drones, les imprimantes ou les pièces d’ordinateur. Article moulé selon la revendication 20, pour le sport, et notamment une chaussure de ski ou une partie de chaussure de ski ou une chaussure rigide à crampon, telle que chaussure de soccer, de rugby ou de football américain une chaussure de hockey ou une partie de chaussure de hockey, ou une chaussure de running, une balle de golf ou une partie de balle de golf, ou une crosse dans le sport lacrosse ou encore un article de hockey tel qu’un casque ou des articles de sport pour la protection de la tête, des épaules, des coudes, des mains, des genoux, du dos ou du tibia, tels que casque, gants, épaulettes, coudières, genouillères ou protèges tibia.