Brevet FR3126003A1 — publié le 20230210

L’invention vise principalement une composition comprenant : 20 à 70% en poids d’une composante polyamide comprenant un polyamide semi-cristallin aliphatique comportant en moyenne au moins 7 atomes de carbone par atome d’azote; 30 à 80% en poids de fibres de verre ; et 0 à 10% en poids d’additifs, le total des composantes (a), (b) et (c) s’additionnant à 100%, caractérisée en ce que le polyamide aliphatique semi-cristallin présente une acidité totale, telle que mesurée par titration potentiométrique, de 70 à 180, et de préférence de 100 à 150 µeq/g. Polyamide de rigidité élevée à sorption d’eau réduite La présente demande de brevet concerne une composition de polyamide aliphatique semi-cristallin renforcée présentant une stabilité dimensionnelle améliorée et des propriétés mécaniques robustes en présence d’humidité. Elle concerne également son procédé de fabrication, des articles obtenus à partir de celle-ci et l’utilisation d’un polyamide aliphatique semi-cristallin pour la manufacture d’articles présentant une stabilité dimensionnelle et des propriétés mécaniques, notamment en termes de module, améliorées. Les formulations de polyamide de rigidité très élevée sont recherchées par exemple dans le domaine électricité et électronique pour la fabrication de coques de téléphone ou de châssis d’ordinateur. De telles formulations peuvent par ailleurs être intéressantes pour alléger des équipements électroniques en permettant une diminution de l’épaisseur des pièces. Une voie usuelle pour obtenir des polyamides à rigidité élevée est de formuler des polyamides aliphatiques semi-cristallins en y ajoutant des renforts tels que des fibres de verre. Les propriétés mécaniques de telles formulations dépendent d’une part de celles du polymère et des fibres de verre et d’autre part de la capacité du polymère à transférer les contraintes à l’interface fibre-polymère. L’humidité est un des principaux facteurs externes qui peuvent impacter cette interface, et de ce fait affecter les propriétés mécaniques, notamment le module. Compte tenu de leur affinité à l’eau, les polyamides, notamment les polyamides aliphatiques semi-cristallins, sont particulièrement sensibles à la sorption d’eau. L’eau absorbée a un effet plastifiant sur le polyamide, et a plusieurs conséquences sur ses propriétés, et peut notamment : engendrer un gonflement qui affecte la stabilité dimensionnelle des pièces ; et diminuer le module du matériau, en particulier à température ambiante. Une voie pour améliorer les caractéristiques de formulations polyamide, notamment la stabilité dimensionnelle, et disposer de propriétés mécaniques, notamment en termes de module, plus robustes, est donc de diminuer leur sorption d‘eau. Le brevet FR 3 043 681 B1 décrit ainsi que l’ajout de polyamide semi-cristallin comportant 8 ou plus d’atomes de carbone par atome d’azote dans des formulations de polyamide amorphe permet d’améliorer leur stabilité dimensionnelle en réduisant l’absorption d’eau à 23°C à 50 % RH par rapport à la valeur attendue calculée à partir de l’absorption pondérée de leurs composantes. Dans le cas des formulations de polyamide renforcées par des charges, comme des fibres de verre, l’eau absorbée peut par ailleurs modifier les interactions entre le polyamide et les charges. La demande de brevet US 2017/0029621 A1 enseigne que l’utilisation d’un polyamide avec des groupes en fin de chaîne spécifiques permet de limiter l’augmentation du poids moléculaire pendant l’injection à haute température. Le document est muet quant aux problèmes liés à la sorption d’eau des polyamides et ne traite pas de polyamides renforcés par des charges. L’invention a donc pour but de proposer une composition de polyamide aliphatique semi-cristallin renforcée par des charges telles que des fibres de verre présentant une stabilité dimensionnelle améliorée ainsi que des propriétés mécaniques, notamment en termes de module, robustes vis-à-vis de l’humidité. En effet, la présente invention repose principalement sur la constatation surprenante que l’on peut limiter la sorption d’eau d’une composition de polyamide aliphatique semi-cristallin en ajustant la nature et la teneur de groupes amine et carboxylique en fin de chaîne. Or une plus faible sorption d’eau permet une meilleure stabilité dimensionnelle et par ailleurs une meilleure stabilité des propriétés mécaniques en milieu humide. Aussi, selon un premier aspect, l’invention a pour objet une composition comprenant : 20 à 70% en poids d’une composante polyamide comprenant un polyamide semi-cristallin aliphatique comportant en moyenne au moins 7 atomes de carbone par atome d’azote; 30 à 80% en poids de fibres de verre ; et 0 à 10% en poids d’additifs, le total des composantes (a), (b) et (c) s’additionnant à 100%, caractérisée en ce que le polyamide aliphatique semi-cristallin présente une acidité totale, telle que mesurée par titration potentiométrique, de 70 à 180, et de préférence de 100 à 150 µeq/g. Avantageusement, le polyamide aliphatique semi-cristallin présente une basicité totale, telle que mesurée par titration potentiométrique, comprise entre 10 et 100 µeq/g. De préférence, le polyamide semi-cristallin aliphatique est un polyamide de type XY, obtenu par polycondensation d’au moins une diamine, notamment une diamine aliphatique à chaine droite ou ramifiée comportant 5 à 12 atomes de carbone, et d’au moins un acide dicarboxylique, notamment un acide dicarboxylique aliphatique à chaîne droite ou ramifiée comportant 9 à 18 atomes de carbone. En alternative, le polyamide semi-cristallin aliphatique peut être un polyamide de type Z, obtenu par polycondensation d’au moins un acide aminocarboxylique et/ou d’au moins un lactame, lesquels peuvent avantageusement comporter 11 ou 12 atomes de carbone. Le polyamide semi-cristallin aliphatique peut être notamment choisi dans le groupe consistant en PA PA 59, PA 510, PA 69, PA 512, PA 612, PA 109, PA 610, PA 1010, PA 1012, PA 11, PA 12 et PA 1212. Les fibres de verre peuvent être notamment des fibres de verre à section circulaire ou non circulaire. Selon un mode de réalisation, la composition comprend 30 à 65% en poids de fibres de verre. Avantageusement, le polyamide semi-cristallin présente une viscosité inhérente, telle que mesurée selon la norme ISO 307 :2007, mais dans une solution dans le m-crésol à 0.5% en poids à 20°C, allant de 0,85 à 1,30 dl/g. Selon un deuxième aspect, l’invention vise un article obtenu à partir de ladite composition, notamment par injection. Selon un troisième aspect, l’invention vise un procédé de fabrication de ladite composition, comprenant les étapes consistant en : (i) préparation d’un mélange comprenant : a) 20 à 70 % en poids d’une composante polyamide comprenant un polyamide semi-cristallin aliphatique comportant en moyenne au moins 7 atomes de carbone par atome d’azote et présentant une acidité totale, telle que mesurée par titration potentiométrique, comprise entre 70 à 180 µeq/g, b) 30 à 80% en poids de fibres de verre ; et c) 0 à 10% en poids d’additifs, le total des composantes (a), (b) et (c) s’additionnant à 100%, et (ii) mise en forme éventuelle du mélange obtenu à l’étape (i). Selon un quatrième aspect enfin, l’invention vise l’utilisation d’un polyamide semi-cristallin aliphatique comportant en moyenne au moins 7 atomes de carbone par azote et présentant une acidité totale, telle que mesurée par titration potentiométrique, comprise entre 70 à 180 µeq/g, pour la manufacture d’une composition à faible sorption d’eau, et en particulier comme matrice dans la composition définie ci-dessus. Composition comprenant : 20 à 70% en poids d’une composante polyamide comprenant un polyamide semi-cristallin aliphatique comportant en moyenne au moins 7 atomes de carbone par atome d’azote; 30 à 80% en poids de fibres de verre ; et 0 à 10% en poids d’additifs, le total des composantes (a), (b) et (c) s’additionnant à 100%, caractérisée en ce que le polyamide aliphatique semi-cristallin présente une acidité totale, telle que mesurée par titration potentiométrique, de 70 à 180, et de préférence de 100 à 150 µeq/g. Composition selon la revendication 1, dans laquelle le polyamide aliphatique semi-cristallin présente une basicité totale, telle que mesurée par titration potentiométrique, comprise entre 10 et 100 µeq/g. Composition selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle le polyamide semi-cristallin aliphatique est un polyamide de type XY, obtenu par polycondensation d’au moins une diamine et d’au moins un acide dicarboxylique. Composition selon la revendication 3, dans laquelle le polyamide semi-cristallin aliphatique de type XY est obtenu par polycondensation d’au moins une diamine aliphatique à chaine droite ou ramifiée comportant 5 à 12 atomes de carbone et d’au moins un acide dicarboxylique aliphatique à chaîne droite ou ramifiée comportant 9 à 18 atomes de carbone. Composition selon la revendication 1, dans lequel le polyamide semi-cristallin aliphatique est un polyamide de type Z, obtenu par polycondensation d’au moins un acide aminocarboxylique et/ou d’au moins un lactame. Composition selon la revendication 5, dans lequel le au moins un acide aminocarboxylique et/ou au moins un lactame comporte 11 ou 12 atomes de carbone. Composition selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel le polyamide semi-cristallin aliphatique est choisi dans le groupe consistant en PA59, PA 510, PA 69, PA512, PA 612, PA 109, PA 610, PA 1010, PA 1012, PA 11, PA 12 et PA 1212. Composition selon la revendication 1 ou 7, dans laquelle les fibres de verre sont des fibres de verre à section circulaire ou non circulaire. Composition selon l’une des revendications 1 à 8, comprenant 30 à 65% en poids de fibres de verre. Composition selon l’une des revendications 1 à 9, dans laquelle le polyamide semi-cristallin présente une viscosité inhérente, telle que mesurée selon la norme ISO 307 :2007, mais dans une solution dans le m-crésol à 0.5% en poids à 20°C, allant de 0,85 à 1,30 dl/g. Article obtenu à partir de la composition selon l’une des revendications 1 à 10. Article selon la revendication 11, caractérisé en ce qu’il est obtenu par injection. Procédé de fabrication d’une composition selon l’une des revendications 1 à 10, comprenant les étapes consistant en : (i) préparation d’un mélange comprenant : a) 20 à 70 % en poids d’une composante polyamide comprenant un polyamide semi-cristallin aliphatique comportant en moyenne au moins 7 atomes de carbone par atome d’azote et présentant une acidité totale, telle que mesurée par titration potentiométrique, comprise entre 70 à 180 µeq/g, b) 30 à 80% en poids de fibres de verre ; et c) 0 à 10% en poids d’additifs, le total des composantes (a), (b) et (c) s’additionnant à 100%, et (ii) mise en forme éventuelle du mélange obtenu à l’étape (i). Utilisation d’un polyamide semi-cristallin aliphatique comportant en moyenne au moins 7 atomes de carbone par azote et présentant une acidité totale, telle que mesurée par titration potentiométrique, comprise entre 70 à 180 µeq/g, pour la manufacture d’une composition à faible sorption d’eau. Utilisation selon la revendication précédente, dans laquelle le polyamide semi-cristallin aliphatique est utilisé comme matrice dans une composition telle que définie dans l’une des revendications 1 à 10.