Brevet FR3132103A1 — publié le 20230728

L’invention concerne une formulation de peroxyde organique comprenant : – au moins un peroxyde organique possédant une température de demi-vie d’une heure allant de 90 °C à 130°C, et – au moins une huile siccative, le rapport en poids de l’huile siccative sur le peroxyde organique étant inférieur ou égal à 0,60. L’invention concerne également une composition comprenant au moins un polymère et une telle formulation de peroxyde organique, des procédés de préparation de celle-ci, et un procédé pour la fabrication d’un article utilisant une telle composition. Pas de figure. Formulations de peroxyde dotées de propriétés anti-grillage La présente invention concerne des formulations de peroxydes organiques comprenant une huile siccative et des compositions polymériques comprenant de telles formulations de peroxydes organiques, qui sont notamment utiles pour la fabrication de modules photovoltaïques. La présente invention se rapporte également à des articles pouvant être obtenus par durcissement desdites compositions de polymère. Arrière-plan technique Les modules solaires (également appelés modules photovoltaïques) suscitent un intérêt croissant, en raison de la nature non polluante renouvelable de l’énergie résultante. Un module solaire comprend une cellule photovoltaïque constituée de composants optoélectroniques qui génèrent une tension électrique lorsqu’ils sont exposés à de la lumière. Traditionnellement, dans des modules solaires, des cellules photovoltaïques sont placées entre une couche protectrice supérieure (ou avant) (également appelée feuille avant), typiquement une plaque de verre de matière plastique, et un panneau protecteur arrière (communément appelé feuille arrière), souvent composée de matière plastique, ou de verre. Classiquement, les cellules photovoltaïques sont encapsulées par un matériau polymérique (appelé encapsulant), appliqué comme un film sur soit le côté avant, soit les deux côtés des cellules photovoltaïques, afin d’assembler et de lier les cellules photovoltaïques et les couches protectrices (telles que la couche protectrice supérieure habituellement composée de verre), pour fournir une isolation électrique et pour protéger des cellules photovoltaïques d’éléments environnementaux extérieurs, notamment l’humidité et le rayonnement UV. Comme encapsulants, des matériaux à base de polymères d’éthylène sont généralement utilisés. En particulier des copolymères d’éthylène–acétate de vinyle (EVA) sont largement utilisés, puisqu’ils sont capables de produire des matériaux transparents capables d’adhérer aisément aux substrats d’un module photovoltaïque, tout en ayant une résistivité électrique élevée. D’autres polymères utiles pour la production de matériaux encapsulants comprennent des élastomères de polyoléfine (POE). Pour acquérir les propriétés thermomécaniques requises pour cette application, notamment en termes de propriétés d’adhérence, de résistance au fluage, et de résistance à la dégradation par rapport aux intempéries, les polymères de l’encapsulant doivent être réticulés. Les modules photovoltaïques sont généralement produits par un processus de stratification. Plusieurs technologies de modules existent. Dans des modules conventionnels, la couche encapsulante est positionnée entre les cellules photovoltaïques et la couche protectrice avant de verre, et le panneau protecteur arrière est composé d’autres types de filtres protecteurs. Dans ce qu’on appelle « technologie à verre double », une couche d’EVA ou de POE forme la couche d’encapsulation supérieure (entre la couche protectrice avant de verre et les cellules), et un film blanc (souvent également composé d’EVA ou de POE) est positionné entre l’arrière des cellules et le panneau protecteur arrière de verre. Les couches stratifiées formant le module sont ensuite pressées et les couches encapsulantes sont réticulées (ou durcies) par chauffage, simultanément ou subséquemment à l’étape de pressage. Les couches encapsulantes sont généralement produites par une étape d’extrusion. Si une décomposition prématurée des peroxydes organiques a lieu pendant l’étape d’extrusion, les compositions de polymère utilisées pour former les couches encapsulantes sont susceptibles de subir une réticulation prématurée dans le temps dans le cylindre ou la tête de l’extrudeuse dans laquelle elles sont traitées, avant la formation de la structure stratifiée. Ce phénomène, qui est appelé « grillage », entraîne des irrégularités (inhomogénéité, rugosité de surface) dans la feuille de polymère ainsi formée et destinée à encapsuler les cellules photovoltaïques. La présence de ces irrégularités altère l’apparence et les propriétés du module photovoltaïque. De plus, dans certains cas, la pression peut s’accumuler dans l’extrudeuse, ce qui requiert l’arrêt du processus d’extrusion et a pour résultat le ralentissement de la productivité. Certaines formulations de peroxyde dotées de propriétés anti-grillage ont ainsi été développées. Par exemple, le document WO 2019/115975 rapporte l’utilisation d’une combinaison de deux monoperoxydicarbonates différents pour la réticulation d’un élastomère de polyoléfine. Les documents WO 2016/149898 et WO 2018/046700 décrivent des compositions durcissables comprenant un polymère d’éthylène, un monoperoxydicarbonate et un hydroperoxyde de t-alkyle en des quantités spécifiques. En plus de la protection contre le grillage, il est également souhaitable d’obtenir une densité de réticulation élevée. En effet, si la densité de réticulation est trop basse, le matériau résultant est susceptible de souffrir probablement, entre autres, d’une résistance à la déchirure et à la rupture insuffisante, et de s’écouler dans le temps en raison des températures élevées qui peuvent être atteintes par les faces supérieures des modules photovoltaïques. Cependant, les compositions anti-grillage divulguées dans l’art antérieur ne permettent pas toujours d’atteindre des densités de réticulation excellentes. Il est également préférable qu’une fois que la structure stratifiée est formée et chauffée au-dessus de la température de décomposition des peroxydes, la réticulation soit réalisée rapidement pour améliorer la productivité. Il existe ainsi un besoin pour une formulation de peroxyde organique rendant possible de réduire le grillage et fournissant une bonne densité de réticulation et une réticulation rapide. Le premier objet de l’invention est de fournir une formulation de peroxyde organique comprenant : – au moins un peroxyde organique possédant une température de demi-vie d’une heure allant de 90 °C à 130 °C, préférablement possédant une demi-vie d’une heure allant de 110 °C à 125 °C, et – au moins une huile siccative, le rapport en poids de l’huile siccative sur le peroxyde organique étant inférieur ou égal à 0,60, Dans certains modes de réalisation, l’au moins une huile siccative possède un indice d’iode allant de 125 à 215 g/100 g, préférablement de 140 à 205 g/100 g, plus préférablement de 150 à 180 g/100 g. Dans certains modes de réalisation, l’au moins une huile siccative possède un indice de saponification allant de 175 à 200 mg de KOH/g, préférablement de 180 à 195 mg de KOH/g. Dans certains modes de réalisation, l’au moins une huile siccative est choisie dans le groupe constitué par l’huile de tung, l’huile de chanvre, l’huile de lin, l’huile de pavot, l’huile de noix, l’huile de tournesol, l’huile de coton, l’huile de maïs, l’huile de soja, des huiles de poisson telles que l’huile de sardine et l’huile de foie de morue, l’huile de hareng, l’huile de carthame, l’huile de graines de lin, l’huile de périlla, l’huile d’oïticica, et des combinaisons correspondantes, préférablement l’au moins une huile siccative étant une huile de tung. Dans certains modes de réalisation, l’au moins un peroxyde organique est choisi dans le groupe constitué par des diperoxycétals, des peroxycétals, des monoperoxycarbonates, des peroxydes de cétone cyclique, des peroxydes de diacyle, des peroxydes d’organosulfonyle, des peroxyesters, des peroxydicarbonates et des combinaisons correspondantes, préférablement choisi dans le groupe constitué par des diperoxycétals, des peroxycétals, des monoperoxycarbonates, des peroxyesters et des combinaisons correspondantes, plus préférablement choisi dans le groupe constitué par OO-t-butyl-O-(2-éthylhexyl)-monoperoxycarbonate, OO-t-butyl-O-2-isopropyl-monoperoxycarbonate, OO-t-amyl-O-(2-éthylhexyl)-monoperoxycarbonate, OO-t-amyl-O-2-isopropyl-monoperoxycarbonate, OO-t-hexyl-O-(2-éthylhexyl)-monoperoxycarbonate et des mélanges correspondants, éventuellement en combinaison avec au moins un autre peroxyde. Dans certains modes de réalisation, la formulation de peroxyde organique comprend une combinaison d’au moins : 1) un monoperoxycarbonate, préférablement choisi dans le groupe constitué par OO-t-butyl-O-(2-éthylhexyl)-monoperoxycarbonate, OO-t-butyl-O-2-isopropyl-monoperoxycarbonate, OO-t-amyl-O-(2-éthylhexyl)-monoperoxycarbonate, OO-t-amyl-O-2-isopropyl-monoperoxycarbonate, OO-t-hexyl-O-(2-éthylhexyl)-monoperoxycarbonate et des mélanges correspondants et 2) un peroxyester, préférablement choisi dans le groupe constitué par : peroxy-2-éthylhexanoate de tert-butyle et peroxy-2-éthylhexanoate de tert-amyle, plus préférablement c’est une combinaison de OO-t-amyl-O-(2-éthylhexyl)-monoperoxycarbonate et peroxy-2-éthylhexanoate de tert-butyle. Dans certains modes de réalisation, la formulation de peroxyde organique comprend en outre au moins un composant de type silane, préférablement choisi dans le groupe constitué par vinyltriéthoxysilane, vinyltris(2-méthoxyéthoxy)silane, 3-méthacryloxypropyltriéthoxysilane, 3-méthacryloxypropyltriméthoxysilane, 3-glycidoxypropyltriméthoxysilane, N-2-(aminoéthyl)-3-aminopropyltriméthoxysilane, N-2-(aminoéthyl)-3-aminopropyltriéthoxysilane, 3-mercaptopropyltriméthoxysilane et des mélanges correspondants, et est plus préférablement 3-méthacryloxypropyltriéthoxysilane ou/et 3-méthacryloxypropyltriméthoxysilane. Dans certains modes de réalisation, le rapport en poids de l’huile siccative sur le peroxyde organique est inférieur ou égal à 0,45, préférablement de 0,025 à 0,45, plus préférablement de 0,03 à 0,3, plus préférablement de 0,03 à 0,25, et encore plus préférablement de 0,05 à 0,2. Dans certains modes de réalisation, la formulation de peroxyde organique comprend en outre au moins un coagent, préférablement choisi dans le groupe constitué par cyanurate de triallyle, isocyanurate de triallyle, N,N'-m-phénylène dimaléimide, trimellitate de triallyle, triacrylate de triméthylolpropane, triméthacrylate de triméthylolpropane, trivinylcyclohexane et des mélanges correspondants. L’invention concerne en outre une composition comprenant au moins un polymère et une formulation de peroxyde organique telle que décrite ci-dessus. Dans certains modes de réalisation, l’au moins un polymère est un polymère d’éthylène, en particulier un poly(éthylène-acétate de vinyle) et/ou un élastomère de polyoléfine. Dans certains modes de réalisation, la quantité de l’au moins une huile siccative dans la composition est de 0,005 à 10 parties en poids, préférablement de 0,01 à 5 parties en poids, plus préférablement de 0,02 à 1 parties en poids, pour 100 parties en poids de l’au moins un polymère. L’invention concerne également un procédé pour la préparation d’une formulation de peroxyde organique telle que décrite ci-dessus, comprenant le mélange de l’au moins un peroxyde organique et de l’au moins une huile siccative. L’invention concerne également un procédé pour la fabrication d’un article comprenant une étape de durcissement de la composition telle que décrite ci-dessus. L’invention concerne également un article, en particulier un film, pouvant être obtenu par le procédé tel que décrit ci-dessus. L’invention concerne également l’utilisation d’une formulation de peroxyde organique telle que décrite ci-dessus pour le durcissement d’un polymère, ledit polymère étant préférablement choisi dans le groupe constitué par le poly(éthylène-acétate de vinyle), les élastomères de polyoléfine et des combinaisons correspondantes. La présente invention permet de satisfaire le besoin mentionné ci-dessus. En particulier, l’invention fournit des formulations de peroxyde organique rendant possible d’augmenter le temps de grillage et ainsi de minimiser le risque d’une réticulation prématurée, et d’améliorer la densité de réticulation et la vitesse de réticulation. Ceci est réalisé par la présence dans la formulation de peroxyde d’une huile siccative qui est présente en un rapport en poids spécifique par rapport au peroxyde organique. Formulation de peroxyde organique comprenant : – au moins un peroxyde organique possédant une température de demi-vie d’une heure allant de 90 °C à 130 °C, préférablement possédant une demi-vie d’une heure allant de 110 °C à 125 °C, et – au moins une huile siccative, le rapport en poids de l’huile siccative sur le peroxyde organique étant inférieur ou égal à 0,60. Formulation de peroxyde organique selon la revendication 1, dans laquelle l’au moins une huile siccative posséde un indice d’iode allant de 125 à 215 g/100 g, préférablement de 140 à 205 g/100 g, plus préférablement de 150 à 180 g/100 g. Formulation de peroxyde organique selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle l’au moins une huile siccative posséde un indice de saponification allant de 175 à 210 mg de KOH/g, préférablement de 182 à 195 mg de KOH/g. Formulation de peroxyde organique selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle l’au moins une huile siccative est choisie dans le groupe constitué par l’huile de tung, l’huile de chanvre, l’huile de lin, l’huile de pavot, l’huile de noix, l’huile de tournesol, l’huile de coton, l’huile de maïs, l’huile de soja, des huiles de poisson telles que l’huile de sardine et l’huile de foie de morue, l’huile de hareng, l’huile de carthame, l’huile de graines de lin, l’huile de périlla, l’huile d’oïticica, et des combinaisons correspondantes, préférablement l’au moins une huile siccative est une huile de tung. Formulation de peroxyde organique selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, l’au moins un peroxyde organique étant choisi dans le groupe constitué par des diperoxycétals, des peroxycétals, des monoperoxycarbonates, des peroxydes de cétone cyclique, des peroxydes de diacyle, des peroxydes d’organosulfonyle, des peroxyesters, des peroxydicarbonates et des combinaisons correspondantes, préférablement choisi dans le groupe constitué par des diperoxycétals, des peroxycétals, des monoperoxycarbonates, des peroxyesters et des combinaisons correspondantes, plus préférablement choisi dans le groupe constitué le par OO-t-butyl-O-(2-éthylhexyl)-monoperoxycarbonate, le OO-t-butyl-O-2-isopropyl-monoperoxycarbonate, le OO-t-amyl-O-(2-éthylhexyl)-monoperoxycarbonate, le OO-t-amyl-O-2-isopropyl-monoperoxycarbonate, le OO-t-hexyl-O-(2-éthylhexyl)-monoperoxycarbonate et des mélanges correspondants, éventuellement en combinaison avec au moins un autre peroxyde. Formulation de peroxyde organique selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant en outre au moins un composant de type silane, préférablement choisi dans le groupe constitué par le vinyltriéthoxysilane, le vinyltris(2-méthoxyéthoxy)silane, le 3-méthacryloxypropyltriéthoxysilane, le 3-méthacryloxypropyltriméthoxysilane, le 3-glycidoxypropyltriméthoxysilane, le N-2-(aminoéthyl)-3-aminopropyltriméthoxysilane, le N-2-(aminoéthyl)-3-aminopropyltriéthoxysilane, le 3-mercaptopropyltriméthoxysilane et des mélanges correspondants, et étant plus préférablement le 3-méthacryloxypropyltriéthoxysilane ou/et le 3-méthacryloxypropyltriméthoxysilane. Formulation de peroxyde organique selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, le rapport en poids de l’huile siccative sur le peroxyde organique étant inférieur ou égal à 0,45, préférablement étant de 0,025 à 0,45, plus préférablement de 0,03 à 0,3, plus préférablement de 0,03 à 0,25, et encore plus préférablement de 0,05 à 0,2. Formulation de peroxyde organique selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant en outre au moins un coagent, préférablement choisi dans le groupe constitué par le cyanurate de triallyle, l’isocyanurate de triallyle, le N,N'-m-phénylène dimaléimide, le trimellitate de triallyle, le triacrylate de triméthylolpropane, le triméthacrylate de triméthylolpropane, un trivinylcyclohexane et des mélanges correspondants. Formulation de peroxyde organique selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant une combinaison d’au moins : 1) un monoperoxycarbonate, préférablement choisi dans le groupe constitué par le OO-t-butyl-O-(2-éthylhexyl)-monoperoxycarbonate, le OO-t-butyl-O-2-isopropyl-monoperoxycarbonate, le OO-t-amyl-O-(2-éthylhexyl)-monoperoxycarbonate, le OO-t-amyl-O-2-isopropyl-monoperoxycarbonate, le OO-t-hexyl-O-(2-éthylhexyl)-monoperoxycarbonate et des mélanges correspondants et 2) un peroxyester, préférablement choisi dans le groupe constitué par : le peroxy-2-éthylhexanoate de tert-butyle et le peroxy-2-éthylhexanoate de tert-amyle, plus préférablement étant une combinaison de OO-t-amyl-O-(2-éthylhexyl)-monoperoxycarbonate et de peroxy-2-éthylhexanoate de tert-butyle. Composition comprenant au moins un polymère et une formulation de peroxyde organique selon l’une quelconque des revendications 1 à 9. Composition selon la revendication 10, dans laquelle l’au moins un polymère étant un polymère d’éthylène, en particulier un poly(éthylène–acétate de vinyle) et/ou un élastomère de polyoléfine. Composition selon la revendication 10 ou 11, la quantité de l’au moins une huile siccative dans la composition étant de 0,005 à 10 parties en poids, préférablement de 0,01 à 5 parties en poids, plus préférablement de 0,02 à 1 partie en poids, pour 100 parties en poids de l’au moins un polymère. Procédé pour la préparation d’une formulation de peroxyde organique selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, comprenant le mélange de l’au moins un peroxyde organique et de l’au moins une huile siccative. Procédé pour la fabrication d’un article comprenant une étape de durcissement de la composition selon l’une quelconque des revendications 10 à 12. Article, en particulier un film, pouvant être obtenu par le procédé selon la revendication 14. . Utilisation d’une formulation de peroxyde organique selon l’une quelconque des revendications 1 à 9 pour le durcissement d’un polymère, ledit polymère étant préférablement choisi dans le groupe constitué par le poly(éthylène–acétate de vinyle), les élastomères de polyoléfine et des combinaisons correspondantes.