Températures caractéristiques

Trois températures sont caractéristiques des polymères : la température minimale de formation de films de polymère (TMFF), la température de transition vitreuse et la température de dégradation du polymère.

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II.4.4.1. Température minimale de formation de films

Les données fabriquant précisent les TMFF des polymères, sans préciser la méthode ni les conditions de détermination de ces valeurs (Tableau II.9). La capacité des polymères à former des films continus après évaporation de la phase aqueuse a donc été évaluée sous plusieurs conditions de températures (entre 2°C et 30°C), dans le but de préciser la TMFF des polymères choisis. Pour ce faire, 20 g de produit commercial sont placés dans une coupelle en téflon de 10 cm de diamètre, et 1,5 cm de hauteur. Les latex sont ensuite mis à sécher à la température fixée, jusqu’à masse constante après deux pesées à un intervalle de 24h. Il est important de rappeler qu’un film de polymère de bonne qualité est continu, homogène et transparent.

Le latex CM-230 ER a une TMFF de 19°C d’après les données fabriquant. Ainsi, les essais de filmification pour ce latex ont été réalisés entre 13°C et 29°C. Les résultats montrent que ce latex est incapable de former un film continu en-dessous de 15°C (Tableau II.11). En effet, pour de telles températures, les films sont craquelés. Pour une température avoisinant les 20°C, une fracture principale apparaît, même si certaines zones du film sont continues. Cette température constitue donc une limite. En revanche, à 25°C, les particules ont correctement fusionné, et il en résulte un film continu, homogène et transparent. Un effet de bord peut néanmoins être observé. Pour des températures supérieures, de l’ordre de 30°C, le film obtenu est continu et présente une bonne qualité avec des effets de bords réduits et une homogénéité du film. Ainsi, le latex CM-230 ER a une TMFF qui se situe entre 20°C et 25°C.

Selon les données fournisseur, le latex CM-330 a une TMFF de 10°C. Les essais ont donc été réalisés entre 2,5°C et 20°C. Les résultats montrent que pour une température avoisinant 2,5°C, ce film est opaque et craquelé (Tableau II.11). Autour de 10°C, un film continu de polymère se forme. En revanche, ce film est friable et a tendance à se craqueler lorsqu’il est manipulé. De plus, une part importante de ce film est opaque, ce qui traduit une mauvaise qualité du film. Autour de 13°C, le film est continu et souple. En revanche, ce film est opaque par endroit. De plus, lors de la manipulation, ce film se craquelle dans les zones. À 20°C, le film obtenu présente d’excellentes qualités. Il est continu, homogène et transparent, ce qui signifie que les particules de polymère ont correctement coalescé. Ainsi, la TMFF du latex CM-330 se situe entre 13°C et 20°C.

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Tableau II.11 – Étude de la capacité des polymères à former des films continus

CM-230 ER CM-330

T = 13,3 ± 0,4°C T = 2,5 ± 0,6°C

T = 19,9 ± 0,3°C T = 9,1 ± 0,6°C

T = 25,4 ± 0,5°C T = 13,3 ± 0,4°C

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II.4.4.2. Température de transition vitreuse

La température de transition vitreuse n’est pas précisée par le fabriquant. Cette température a donc été déterminée au moyen de la calorimétrie différentielle à balayage (DSC). Pour ce faire, les latex ont été séchés à 30°C. Les films de polymères obtenus ont ensuite été analysés par DSC. Les résultats de cet essai montrent que les deux polymères sélectionnés ont des Tg négatives (Tableau II.12). Dans les deux cas, les polymères se trouvent donc à l’état caoutchoutique à température ambiante.

Tableau II.12 – Températures de transition vitreuse des polymères

Latex Tg (°C)

CM-230 ER -6,2 ± 0,7

CM-330 -1,8 ± 0,2

II.4.4.3. Température de dégradation

La température de dégradation des polymères est déterminée au moyen d’une analyse thermogravimétrique (ATD-TG). Les essais sont réalisés sur des films de polymères obtenus par séchage des latex à 30°C. Les essais sont réalisés en atmosphère contrôlée, sous balayage d’argon. Pour cette étude, en plus de la courbe de perte de masse (TG), l’allure de la courbe dérivée de la perte de masse (DTG) est analysée. En effet, les pics apparaissant sur cette courbe sont représentatifs d’une réaction chimique conduisant à la dégradation d’un composant.

Les courbes obtenues pour les deux polymères montrent un unique pic de dégradation autour de 400°C (Figure II.60). Cette première information permet de confirmer la pureté des latex sélectionnés. Toutefois, des différences apparaissent sur les courbes de DTG. En effet, dans le cas du polymère CM-230 ER, un épaulement peut être distingué. Cet épaulement est représentatif de la dégradation d’un copolymère, dans ce cas le styrène-acrylate. En revanche, dans le cas du polymère CM-330 le pic de dégradation est unique. Ce qui concorde avec le fait qu’il ne s’agit pas d’un copolymère. Enfin, en se basant sur les courbes de DTG, il apparaît que le polymère CM-230 ER se dégrade dans l’intervalle de température allant de 335°C à 470°C, tandis que le polymère CM-330 se dégrade entre 287°C et 447°C.

Figure II.60 – Courbes TG-DTG des polymères

67 1000°C, résultant de la présence d’additif et/ou de cendres dans les latex (Tableau II.13). Les données montrent que dans le cas du polymère issu du latex commercial CM-330 les additifs sont plus faibles que dans le cas du polymère issu du latex CM-230 ER.

Tableau II.13 – Résidus à 1000°C pour tous les polymères issus des latex sélectionnés Échantillons CM-230 ER CM-330

Résidu à 1000°C (%) 4,4 0,2