Brevet FR3134393A1 — publié le 20231013

Composition comprenant un polymère à étages multiples et un polymère (méth)acrylique, son procédé de préparation et son utilisation La présente invention concerne une composition comprenant un polymère à étages multiples, un polymère (méth)acrylique et un monomère ou prépolymère, son procédé de préparation, et son utilisation. En particulier, la présente invention concerne un procédé de préparation d’une composition comprenant un polymère à étages multiples sous forme de particules polymériques, un polymère (méth)acrylique et un monomère ou prépolymère. Plus particulièrement la présente invention concerne une composition de polymère liquide comprenant un polymère à étages multiples, un polymère (méth)acrylique et un monomère ou prépolymère, son procédé de préparation, son utilisation particulièrement en tant que mélange maître. Composition comprenant un polymère à étages multiples et un polymère (méth)acrylique, son procédé de préparation et son utilisation La présente invention concerne une composition comprenant un polymère à étages multiples, un polymère (méth)acrylique et un monomère ou prépolymère, son procédé de préparation, et son utilisation. En particulier, la présente invention concerne un procédé pour la préparation d’une composition comprenant un polymère à étages multiples sous forme de particules polymériques, un polymère (méth)acrylique et un monomère ou prépolymère. Plus particulièrement la présente invention concerne une composition de polymère liquide comprenant un polymère à étages multiples, un polymère (méth)acrylique et un monomère ou prépolymère, son procédé de préparation, son utilisation particulièrement en tant que mélange maître. [Problème technique] Les polymères sont largement utilisés également en tant qu’additifs dans des compositions de polymère. Ces dénommés additifs de polymère sont habituellement ajoutés comme granulé ou également comme poudre, soit à des polymères solides, soit à des polymères fondus, soit à des résines liquides, soit à des compositions liquides. Une classe d’additifs polymériques sont les auxiliaires de traitement, une autre sont les modificateurs de résistance aux chocs polymériques . Les modificateurs de résistance aux chocs polymériques peuvent se trouver sous forme de particules polymériques. Habituellement, ces modificateurs de résistance aux chocs polymériques se trouvent sous la forme de particules cœur-écorce qui sont préparées par un procédé à étages multiples, au moins un étage comprenant un polymère de type caoutchouc. Ensuite ces particules sont incorporées dans les polymères ou dans les compositions de polymère, afin d’augmenter leur résistance aux chocs . Les polymères ou les compositions de polymère peuvent être thermodurcissables ou thermoplastiques. Les polymères thermodurcissables sont constitués de structures tridimensionnelles réticulées. La réticulation est obtenue par durcissement de groupes réactifs dans le dénommé prépolymère. Un durcissement, par exemple, peut être obtenu par chauffage des chaînes de polymère ou du prépolymère afin de réticuler et faire durcir le matériau de manière permanente. Les polymères thermoplastiques sont constitués de polymères linéaires ou ramifiés, qui ne sont habituellement pas réticulés. Ils peuvent être légèrement réticulés tant qu’ils peuvent être déformés par la chaleur. Cependant, ces particules cœur-écorce mentionnées précédemment ne sont pas aisément à disperser ou rapides à disperser dans toutes sortes de résines ou de polymères ou de précurseurs de polymères, notamment par exemple dans des résines époxy liquides ou dans des monomères liquides ou dans d’autres précurseurs polymériques liquides. Une dispersion bien homogène et rapide est nécessaire pour avoir une performance de résistance aux chocs satisfaisante dans la composition polymérique finale . Une dispersion aisée et un temps de dispersion rapide sont aussi requis pour réduire le temps de procédé et obtenir un procédé plus aisé et plus simple. La concentration des particules cœur-écorce doit également être élevée, de sorte que les compositions puissent être utilisées en tant que mélange maître. Un objectif de la présente invention est de proposer une composition comprenant des précurseurs pour des polymères thermodurcissables ou des polymères thermoplastiques comprenant un polymère à étages multiples. Un objectif supplémentaire de la présente invention est de proposer une composition comprenant des précurseurs pour des polymères thermodurcissables ou des polymères thermoplastiques comprenant une grande quantité d’un polymère à étages multiples. Par les termes « grande quantité », on entend au moins 10 phr de composition comprenant un polymère à étages multiples en vue des précurseurs (par exemple pour 100 parties de prépolymère ou monomère époxy). Un objectif de la présente invention est également de proposer une composition comprenant des précurseurs pour des polymères thermodurcissables ou des polymères thermoplastiques comprenant un polymère à étages multiples qui est stable dans le temps. La stabilité dans le temps signifie qu’aucune séparation de phases macroscopique visible n’a lieu, préférablement pendant une durée d’au moins 1 mois. Un autre objectif de la présente invention est de proposer un procédé de fabrication d’une composition comprenant des précurseurs pour des polymères thermodurcissables ou des polymères thermoplastiques et un polymère à étages multiples. Encore un objectif supplémentaire de la présente invention est un procédé de fabrication d’une composition comprenant des précurseurs pour des polymères thermodurcissables ou des polymères thermoplastiques comprenant une grande quantité d’un polymère à étages multiples. Encore un autre objectif de la présente invention est un procédé de fabrication d’une composition comprenant des précurseurs pour des polymères thermodurcissables ou des polymères thermoplastiques comprenant un polymère à étages multiples en un temps court. Encore un objectif supplémentaire de la présente invention est un procédé de fabrication d’une composition comprenant des précurseurs pour des polymères thermodurcissables ou des polymères thermoplastiques comprenant un polymère à étages multiples qui est stable dans le temps et possède une durée de stockage suffisante sans séparation. Encore un objectif supplémentaire de la présente invention est l’utilisation d’une composition comprenant des précurseurs pour des polymères thermodurcissables ou des polymères thermoplastiques et un polymère à étages multiples en tant que mélange maître. Encore un autre objectif est de fournir un procédé pour réduire le temps de dispersion d’un polymère à étages multiples dans une composition comprenant des précurseurs pour des polymères thermodurcissables ou des polymères thermoplastiques. [CONTEXTE DE L’INVENTION]Art antérieur Le document WO2016/102682 divulgue une composition de polymère à étages multiples et son procédé de préparation. Le polymère à étages multiples comprend un dernière étage qui comprend un polymère (méth)acrylique qui possède un poids moléculaire moyen en masse inférieur à 100 000 g/mole. Le document EP 1 632 533 décrit un procédé pour la production d’une résine époxy modifiée. La composition de résine époxy possède des particules de polymère de type caoutchouc dispersées dans celle-ci, par un procédé qui met les particules en contact avec un milieu organique qui disperse les particules de caoutchouc. Le document EP 1 666 519 divulgue un procédé pour la production d’une particule de polymère caoutchouteux et un procédé pour une composition de résine contenant celle-ci. Le document EP 2 123 711 divulgue une composition de résine thermodurcissable comportant des particules de polymère caoutchouteux dispersées dans celle-ci et un procédé pour la production de celle-ci. Le document WO2017/121749 divulgue une composition liquide comprenant un monomère, un polymère (méth)acrylique et un polymère à étages multiples. Le document WO2019/012052 divulgue une composition comprenant un polymère à étages multiples et son procédé de préparation. La composition comprend en outre un polymère (méth)acrylique qui possède un poids moléculaire moyen en masse compris entre 100 000 g/mole et 1 000 000 g/mole. Aucun des documents de l’art antérieur cités ne divulgue une telle composition de mélange maître ni notamment un procédé pour sa préparation. [Brève description de l’invention] De manière inattendue il a été découvert qu’une composition (C1) comprenant 100 phr d’une composition (C2) comprenant un monomère (M1) ou un prépolymère (PRE1) ou un mélange des deux, entre 10 phr et 100 phr d’une composition polymérique (PC1) comprenant b1) un étage (SB1) comprenant un polymère (B1) ayant une température de transition vitreuse inférieure à 10 °C, b2) un étage (SB2) comprenant un polymère (B2) ayant une température de transition vitreuse d’au moins 60 °C, et b3) et un polymère (B3) possédant une température de transition vitreuse d’au moins 30 °C, ledit polymère (B3) représentant au plus 40 % en poids de la composition sur la base de b1), b2) et b3) seulement ; caractérisée en ce qu’au moins le composant b1) et le composant b2) de la composition (PC1) font partie d'un polymère à étages multiples (MP1), et caractérisée en ce que le polymère (B3) a un poids moléculaire moyen en masse Mw compris entre 10 000 g/mole et 500 000 g/mole ; peut être préparée facilement et rapidement et utilisée comme un mélange maître. De manière surprenante, il a été également découvert qu’un procédé de fabrication d’une composition (C1) comprenant les étapes de : a) fourniture d’une composition (C2) comprenant un monomère (M1) ou un prépolymère (PRE1) ou un mélange des deux ; b) fourniture d’une composition polymérique (PC1) comprenant b1) un étage (SB1) comprenant un polymère (B1) ayant une température de transition vitreuse inférieure à 10 °C, b2) un étage (SB2) comprenant un polymère (B2) ayant une température de transition vitreuse d’au moins 60 °C, et b3) et un polymère (B3) possédant une température de transition vitreuse d’au moins 30 °C, ledit polymère (B3) représentant au plus 40 % en poids de la composition sur la base de b1), b2) et b3) seulement ; c) mise en contact des composants fournis de a) et b); d) fourniture d’un moyen de mélange ; e) mélange des composants avec le moyen de mélange fourni, caractérisée en ce qu’au moins le composant b1) et le composant b2) de la composition (PC1) font partie d'un polymère à étages multiples (MP1), et caractérisé en ce que le polymère (B3) a un poids moléculaire moyen en masse Mw compris entre 10 000 g/mole et 500 000 g/mole ; produit une composition stable homogène (C1) comprenant entre 10 phr et 100 phr d’une composition polymérique (PC1) pour 100 parties de composition (C2) comprenant un monomère (M1) ou un prépolymère (PRE1) ou un mélange des deux. De manière inattendue, il a également été découvert qu’un procédé de fabrication d’une composition (C1) comprenant les étapes de a) fourniture d’une composition polymérique (PC1) comprenant b1) un étage (SB1) comprenant un polymère (B1) ayant une température de transition vitreuse inférieure à 10 °C, b2) un étage (SB2) comprenant un polymère (B2) ayant une température de transition vitreuse d’au moins 60 °C, et b3) et un polymère (B3) ayant une température de transition vitreuse d’au moins 30 °C et possédant un poids moléculaire moyen en masse Mw entre 10 000 g/mol et 500 000 g/mol de, ledit polymère (B3) représentant au maximum 40 % en poids d'une composition basée sur b1), b2 et b3) seulement, b) mise en contact de la composition polymérique (PC1) avec une composition (C2) comprenant une monomère (M1) ou un prépolymère (PRE1), c) fourniture d’un moyen de mélange, d) mélange des composants mis en contact avec le moyen de mélange fourni ; produit une composition (C1) où la composition polymérique (PC1) est dispersée de manière homogène et plus rapidement dans la composition (C2) par comparaison avec une composition ne comprenant pas le polymère (B3). De manière surprenante il a été de plus découvert un procédé pour réduire le temps de dispersion d’une composition polymérique (PC1) dans une composition (C2) comprenant les étapes de : a) fourniture d’une composition polymérique (PC1) comprenant b1) un étage (SB1) comprenant un polymère (B1) ayant une température de transition vitreuse inférieure à 10 °C, b2) un étage (SB2) comprenant un polymère (B2) ayant une température de transition vitreuse d’au moins 60 °C, et b3) et un polymère (B3) ayant une température de transition vitreuse d’au moins 30 °C et possédant un poids moléculaire moyen en masse Mw entre 10 000 g/mol et 500 000 g/mol de, ledit polymère (B3) représentant au maximum 40 % en poids d'une composition basée sur b1), b2 et b3) seulement, b) mise en contact de la composition polymérique (PC1) avec une composition (C2), qui est plus rapide que le même procédé utilisant une composition polymérique sans le composé b3). Composition (C1) comprenant : 100 parties d’une composition (C2) comprenant un monomère (M1) ou un prépolymère (PRE1) ou un mélange des deux, entre 10 phr et 100 phr d’une composition polymérique (PC1) comprenant b1) un étage (SB1) comprenant un polymère (B1) ayant une température de transition vitreuse inférieure à 10 °C, b2) un étage (SB2) comprenant un polymère (B2) ayant une température de transition vitreuse d’au moins 60 °C, et b3) et un polymère (B3) possédant une température de transition vitreuse d’au moins 30 °C, ledit polymère (B3) représentant au plus 40 % en poids de la composition sur la base de b1), b2) et b3) seulement ; caractérisée en ce qu’au moins le composant b1) et le composant b2) de la composition (PC1) font partie d'un polymère à étages multiples (MP1), et caractérisée en ce que le polymère (B3) a un poids moléculaire moyen en masse Mw compris entre 10 000 g/mole et 500 000 g/mole. Composition (C1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la composition (C2) est liquide au moins à une plage de température de 50 °C à 80 °C. Composition (C1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la composition (C1) est liquide au moins à une plage de température de 50 °C à 80 °C. Composition (C1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la composition (C2) comprend le prépolymère (PRE1). Composition (C1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la composition (C2) est un mélange de prépolymères (PRE1a) et (PRE1b). Composition (C1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la composition (C1) comprend entre 10 phr et 90 phr de la composition polymérique (PC1) pour 100 parties de composition (C2), encore plus préférablement entre 10 phr et 80 phr et avantageusement entre 10 phr et 75 phr. Composition (C1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la composition (C1) comprend entre 35 phr et 100 phr d’une composition polymérique (PC1) pour 100 parties de composition polymérique (C2). Composition (C1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le monomère (M1) est choisi parmi des monomères (méth)acryliques et/ou des monomères vinyliques et des mélanges correspondants. Composition (C1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le prépolymère (PRE1) est choisi parmi une résine époxy. Composition (C1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la composition (C2) est liquide au moins à un intervalle de températures de 20 °C à 80 °C et possède une viscosité dynamique comprise entre 0,5 mPa*s et 1 000 Pa*s. Composition (C1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la composition (C1) est liquide au moins à un intervalle de températures de 20 °C à 80 °C et possède une viscosité dynamique comprise entre 1 mPa*s et 20 000 Pa*s. Composition (C1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le polymère à étages multiples (MP1) est sous forme d’une particule cœur-écorce ayant une taille moyenne de particule en poids comprise entre 15 nm et 900 nm. Composition (C1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le polymère (B3) est un polymère (méth)acrylique. Composition (C1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la composition (C2) comprend une résine époxy qui peut être à base de bisphénol A ou F ou à base de phénol novolaks ou de mélanges correspondants. Composition selon la revendication 5, caractérisée en ce que dans le mélange de prépolymères (PRE1a) et (PRE1b), l’un des prépolymères est un éther de glycidyle, et plus préférablement un éther de diglycidyle comprenant un groupe aliphatique linéaire ou aliphatique cyclique. Procédé de fabrication de la composition de (C1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 15, comprenant les étapes de : a) fourniture d’une composition (C2) comprenant un monomère (M1) ou un prépolymère (PRE1) ou un mélange des deux ; b) fourniture d’une composition polymérique (PC1) comprenant b1) un étage (SB1) comprenant un polymère (B1) ayant une température de transition vitreuse inférieure à 10 °C, b2) un étage (SB2) comprenant un polymère (B2) ayant une température de transition vitreuse d’au moins 60 °C, et b3) et un polymère (B3) possédant une température de transition vitreuse d’au moins 30 °C, ledit polymère (B3) représentant au plus 40 % en poids de la composition sur la base de b1), b2) et b3) seulement ; c) mise en contact des composants fournis de a) et b) ; d) fourniture d’un moyen de mélange ; e) mélange des composants de a) et b) avec le moyen de mélange fourni ; caractérisé en ce qu’au moins le composant b1) et le composant b2) de la composition (PC1) font partie d'un polymère à étages multiples (MP1), et caractérisé en ce que le polymère (B3) a un poids moléculaire moyen en masse Mw compris entre 10 000 g/mole et 500 000 g/mole ; et caractérisé en ce que la quantité de la composition polymérique (PC1) est choisie de sorte qu’entre 10 phr et 100 phr d’une composition polymérique (PC1) sont dans la composition (C1) pour 100 parties de composition (C2) comprenant un monomère (M1) ou un prépolymère (PRE1) ou un mélange des deux. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que la température à l’étape de mélange est comprise entre 15 ° et 150 °C, préférablement entre 20 ° et 150 °C, plus préférablement entre 20 °C et 100 °C et encore plus préférablement entre 40 ° et 80 °C. Procédé selon la revendication 16 ou 17, caractérisé en ce que le moyen de mélange est choisi parmi des mélangeurs à viscosité élevée, des mélangeurs à cisaillement élevé, des mélanges acoustiques et des mélangeurs planétaires. Procédé selon l’une quelconque des revendications 16 à 18, caractérisé en ce que l’étape de mise en contact des composés fournis de a) et b) est réalisée en deux étapes distinctes. Procédé selon l’une quelconque des revendications 16 à 18, caractérisé en ce que la durée requise pour l’étape de mélange est inférieure à 2 heures. Procédé selon l’une quelconque des revendications 16 à 18, caractérisé en ce que la composition polymérique (PC1) est fournie sous forme d’une poudre de polymère possédant une taille moyenne de particule en volume D50 comprise entre 1 µm et 700 µm. Procédé selon l’une quelconque des revendications 16 à 18, caractérisé en ce que le procédé comprend de plus une étape de préchauffage. Utilisation de la composition (C1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 15 ou obtenue par le procédé selon l’une quelconque des revendications 16 à 22 en tant que mélange maître. Utilisation de la composition (C1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 15 ou obtenue par le procédé selon l’une quelconque des revendications 16 à 22 dans des applications comme des adhésifs, des composites, des pales d’éoliennes, l’impression 3D, l’électronique (PCB ou PCL) ou le sport. Procédé pour réduire le temps de dispersion d’entre 10 phr et 100 phr de composition polymérique (PC1) comprenant un polymère à étages multiples (MP1) comprenant ; b1) un étage (B1) comprenant un polymère (B1) ayant une température de transition vitreuse inférieure à 10 °C, b2) un étage (B2) comprenant un polymère (B2) ayant une température de transition vitreuse d’au moins 60 °C dans 100 parties d’une composition (C2) comprenant un monomère (M1) ou un prépolymère (PRE1) ou un mélange des deux ; ledit procédé comprenant l’étape de mise en contact des composants fourniture d’un moyen de mélange mélange des composants avec le moyen de mélange fourni ; caractérisé en ce que la composition (PC1) comprend de plus b3) un polymère (B3) possédant une température de transition vitreuse d’au moins 30 °C, ledit polymère (B3) représentant au plus 40 % en poids de la composition sur la base de b1), b2) et b3) seulement ; et caractérisé en ce que le polymère (B3) possède un poids moléculaire moyen en masse Mw compris entre 10 000 g/mole et 500 000 g/mole. Procédé de réduction du temps de préparation d’un mélange maître comprenant entre 10 phr et 100 phr de composition polymérique (PC1) comprenant un polymère à étages multiples (MP1) comprenant b1) un étage (B1) comprenant un polymère (B1) ayant une température de transition vitreuse inférieure à 10 °C, b2) un étage (B2) comprenant un polymère (B2) ayant une température de transition vitreuse d’au moins 60 °C dans 100 parties d’une composition (C2) comprenant un monomère (M1) ou un prépolymère (PRE1) ; ledit procédé comprenant l’étape de i) mise en contact des composants ii) fourniture d’un moyen de mélange iii) mélange des composants avec le moyen de mélange fourni ; caractérisé en ce que la composition (PC1) comprend de plus b3) un polymère (B3) possédant une température de transition vitreuse d’au moins 30 °C, ledit polymère (B3) représentant au plus 40 % en poids de la composition sur la base de b1), b2) et b3) seulement ; et caractérisé en ce que le polymère (B3) possède un poids moléculaire moyen en masse Mw compris entre 10 000 g/mole et 500 000 g/mole. Procédé de préparation d’une composition polymérique (PC2) à partir de la composition (C1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes suivantes : polymérisation ou durcissement de la composition (C1). Procédé selon la revendication 27, caractérisé en ce que le procédé comprend de plus l’étape d’ajout d’une quantité supplémentaire de composition (C2) avant l’étape de polymérisation ou de durcissement.