Brevet FR3132102A1 — publié le 20230728

L’invention concerne un procédé pour le durcissement d’une composition durcissable, comprenant une étape de durcissement à une température de 100 °C ou plus et en l’absence d’oxygène, de ladite composition avec une formulation de peroxyde organique comprenant une huile siccative. La présente invention se rapporte également à des articles pouvant être obtenus par ledit procédé. Pas de figure. Procédé pour le durcissement d’une composition durcissable La présente invention concerne un procédé pour le durcissement d’une composition durcissable, comprenant une étape de durcissement à une température de 100 °C ou plus et en l’absence d’oxygène, de ladite composition avec une formulation de peroxyde organique comprenant une huile siccative. La présente invention se rapporte également à des articles pouvant être obtenus par ledit procédé. Arrière-plan technique Les polymères et copolymères, à savoir les polymères thermoplastiques, les élastomère et leurs mélanges, réticulés avec des peroxydes organiques et/ou des composés de type azo présentent généralement de meilleures propriétés mécaniques et physiques que des polymères non réticulés ou des polymères réticulés par durcissement au soufre. Ces propriétés peuvent comprendre par exemple une haute résistance au vieillissement thermique, un faible pourcentage de rémanence à la compression, une coloration du métal réduite et une production aisée de produits colorés dotés d’une stabilité de couleur augmentée. Cependant, la réticulation prématurée, également désignée comme grillage, ayant lieu pendant la phase préparatoire représente un problème majeur dans l’implémentation de peroxydes organiques et de composés de type azo dans des applications de réticulation (également appelée durcissement) de matériaux élastomériques et/ou thermoplastiques. La phase préparatoire consiste généralement en le mélange ou le compoundage des constituants et possiblement l’extrusion de ceux-ci à des températures souvent élevées. Les conditions opératoires de cette phase préparatoire conduisent très souvent à la décomposition partielle de l’initiateur de type peroxyde ou azo, induisant ainsi la réaction de réticulation prématurée avec la formation de particules de gel dans la masse du mélange polymérique. La présence de ces particules de gel est responsable pour conférer des défauts, tels qu’une inhomogénéité et une rugosité de surface, au produit final. Ceci a pour résultat que le grillage peut réduire les propriétés plastiques du matériau polymérique ciblé, de sorte qu’il ne peut plus être transformé, ce qui peut entraîner la perte du lot entier. De plus, un grillage excessif peut conduire dans certains cas à l’arrêt complet de l’opération d’extrusion. Plusieurs tentatives liées dans l’art ont été développées afin d'endiguer la tendance vers le grillage. Par exemple, l’ajout d’un initiateur de radicaux libres dont le temps de demi-vie est long a déjà été mis en avant. Cependant, les inconvénients découlant de cette implémentation sont la faible productivité en raison d’un durcissement long et les coûts d’énergie élevés. Par ailleurs, d’autres essais reposent sur l’utilisation de divers additifs en tant qu’inhibiteurs de grillage pendant la réticulation de compositions polymériques, tels que des hydroperoxydes organiques, des monomères vinyliques, des nitrites, des amines aromatiques, des composés phénoliques, des composés de type mercaptothiazole, des sulfures, des hydroquinones, des nitroxydes et des composés de type dithiocarbamate de dialkyle. Bien que ces additifs soient utilisés pour étendre le temps pour résister au grillage, ils possèdent l’inconvénient d’être basés sur des molécules à bas poids moléculaire qui peuvent générer des composés volatils ou des sous-produits à bas poids moléculaire pendant le traitement ou après avoir réagi. Par conséquent, il reste un besoin réel de fournir des compositions qui sont capables d’étendre le temps de résistance au grillage pendant la réticulation d’une composition polymérique, notamment une composition thermoplastique et/ou une composition élastomérique, sans induire d’effet néfaste sur le temps de durcissement et/ou la densité de réticulation finale, et qui permettent de diminuer, ou même d’éviter la présence de composés volatils ou de sous-produits à bas poids moléculaire. En d’autres termes, l’un des objectifs de la présente invention est de fournir des compositions qui sont capables de réticuler (ou durcir) de manière efficace des compositions polymériques et conférer en même temps de bonnes propriétés, en termes de propriétés physiques et/ou mécaniques, au produit ciblé. En particulier, l’un des objectifs de l’invention est de retarder le grillage pendant la réticulation de compositions polymériques sans être basé sur des additifs à bas poids moléculaire. Un premier objet de l’invention est de fournir un procédé pour le durcissement d’une composition durcissable comprenant au moins un polymère durcissable, comprenant une étape de durcissement à une température de 100 °C ou plus et en l’absence d’oxygène, de ladite composition comportant une formulation de peroxyde organique comprenant : – au moins un peroxyde organique, et – au moins une huile siccative, le rapport en poids de l’huile siccative sur le peroxyde organique étant inférieur ou égal à 3. Le procédé de la présente invention permet de retarder le grillage de ladite composition durcissable sans entraver de manière significative ni la densité de réticulation, ni la vitesse de réticulation. Par ailleurs, les huiles siccatives contiennent des insaturations qui réagissent avec le matériau polymérique devant être réticulé, empêchant ainsi la génération d’espèces à bas poids moléculaire. 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. L’indice d’iode est connu pour être une mesure indirecte de la teneur de liaisons C=C insaturées dans une molécule. 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 peroxydes de dialkyle, 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 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 3, plus préférablement est inférieur à 2, préférablement inférieur à 0,60, préférablement inférieur à 0,45. Plus préférablement, le rapport en poids de l’huile siccative sur le peroxyde organique est de 0,025 à 3, préférablement de 0,03 à 2, plus préférablement de 0,03 à 0,6, encore plus préférablement de 0,05 à 0,45, encore plus préférablement de 0,1 à 0,4. 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. 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 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 partie en poids, pour 100 parties en poids de l’au moins un polymère. L’invention concerne également un procédé tel que décrit ci-dessus pour la fabrication d’un article. Le procédé selon l’invention peut permettre de fabriquer un article possédant de bonnes propriétés, notamment de bonnes propriétés physiques et/ou mécaniques, tout en garantissant une productivité satisfaisante. Par conséquent, un autre aspect de l’invention concerne 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 définie ci-dessous, pour empêcher le grillage d’une composition durcissable telle que définie ci-dessous. La présente invention permet de satisfaire le besoin mentionné ci-dessus. En particulier, l’invention fournit un procédé rendant possible d’augmenter le temps de grillage et ainsi de minimiser le risque de réticulation prématurée. 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. Procédé pour le durcissement d’une composition durcissable comprenant un polymère durcissable, comprenant une étape de durcissement à une température de 100 °C ou plus et en l’absence d’oxygène, de ladite composition avec une formulation de peroxyde organique comprenant : – au moins un peroxyde organique, et – au moins une huile siccative, le rapport en poids de l’huile siccative sur le peroxyde organique étant inférieur ou égal à 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel 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. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel 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. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel 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. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l’au moins un peroxyde organique est choisi dans le groupe constitué par des peroxydes de dialkyle, 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 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, éventuellement en combinaison avec au moins un autre peroxyde. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la formulation de peroxyde organique comprend en outre au moins un piège de radicaux libres choisi dans le groupe constitué par des nitroxydes, des quinones et des mélanges correspondants. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le rapport en poids de l’huile siccative sur le peroxyde organique est inférieur à 2, préférablement inférieur à 0,60, préférablement inférieur à 0,45. Procédé 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. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel l’au moins un polymère est un polymère d’éthylène, en particulier un poly(éthylène–acétate de vinyle) et/ou un élastomère de polyoléfine. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel 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 partie en poids, pour 100 parties en poids de l’au moins un polymère. Procédé selon de l’une quelconque des revendications 2 à 10 pour la fabrication d’un article. Article, en particulier film, pouvant être obtenu par le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 11. Utilisation d’une formulation de peroxyde organique telle que définie dans l’une quelconque des revendications 1 à 8, pour empêcher le grillage d’une composition durcissable telle que définie dans l’une quelconque des revendications 1 à 10.