De fleste organiske polymerer (og tilsvarende materialer ) blir i kraft av sin ledningsstruktur betraktet som "levende" forbindelser, fordi de er følsomme for miljøet og utsatt for aldring . Den nedbrytning av en polymer er endringen, generelt uønsket, av sine fysiske og mekaniske egenskaper , forårsaket av mer eller mindre aggressive miljøfaktorer: angrep av et kjemisk produkt , slik som en konsentrert syre , oksygen ( oksidasjon ), varme, stråling ( fotolyse ) , vann ( hydrolyse ), stress osv. Sammen virker disse faktorene ofte i synergi . Nedbrytning kan gjøre materialet ubrukelig.
De reaksjoner nedbrytning er en del, med reaksjonene funksjonelle klassiske (de med ordinær molekyler: tilføyelser , substitusjoner ...), og reaksjonstverrbindings (eller bygge bro, slik som vulkanisering ) av de tre brede kategorier av kjemiske reaksjoner av polymerene.
Typisk nedbrytning av en polymer oppstår på grunn av spaltning av bindinger i kjeden, enten ved homolyse eller heterolyse , noe som reduserer molmassen til polymeren. Den depolymerisering er et eksempel på nedbrytning. Generelt viser krystallinske polymerer bedre miljømotstand enn amorfe polymerer . For eksempel har PPS og PEEK (veldig tekniske, dyre polymerer) veldig høy motstand mot varme og løsemidler .
De fleste nedbrytninger (også kalt aldring , skader , endringer, forringelser) ved forvitring av noen organiske polymermaterialer ( plastmøbler , belegg som maling og lakk, film osv. ) Er forårsaket av oksidasjon og eksponering for UV-stråler med kort bølgelengde , varme og fuktighet ( dugg er mer nedverdigende enn regn).
For eksempel har NR (naturgummi) / IR , SBR og BR ( såkalte "generelle" elastomerer ) visse mangler: lav motstandsdyktighet mot aldring (med hensyn til faktorer: oksygen , ozon , dårlig vær, varmelys UV ), en kjemisk motstand (for å oljer og løsemidler hydrokarbon ), og deres høye styrke kontinuerlige driftstemperaturen er lavere enn 80 ° C .
En av begrensningene for bruken av polymerer er deres mer eller mindre gode motstand mot varme . En temperaturhøy indusert termisk nedbrytning og akselererer ofte effekten av nedbrytningsfaktorer. De fleste organiske polymerer nedbrytes over 200 ° C . De polymere termoplastiske strømmene brytes ned ved relativt lave temperaturer. Nedbrytningen av en termohærdende polymer krever generelt mer energi ( for eksempel gitt under pyrolyse ). Tilstedeværelsen, i molekylet av en forbindelse (for eksempel en polymer), av fluoratomer (tilfelle av PTFE, etc.), silisium- , bor- eller aromatiske ringer ( fenyl- , pyridinenheter osv.) Øker termostabiliteten .
For en gitt type kopolymer endrer andelen monomerer temperaturmotstanden .
Varmebestandigheten til en gitt type elastomer synker med nivået på umettethet (hastighet på etyleniske dobbeltbindinger ); Derfor vil karakterer med lavt umettighetsnivå bli valgt. Videre avtar varmebestandigheten til en elastomer vulkanisert med svovel med lengden på sulfidbroene; Den hjemfall er fenomenet ødeleggelse av broer hvis elastomer bo lenge ved høye temperaturer.
Polymerer som inneholder alifatiske kjeder er følsomme for oksidasjon (oksidasjonsmotstanden til PP er mye lavere enn for PE ). Den kombinerte virkningen av dioksygen og lys på en polymer fører til kjedebrudd og skaper ustabile arter [ mer eller mindre oksyderte radikaler (R • , RO • , RO 2 • ), peroksider , hydroperoksider ] som reagerer med hverandre for å danne inaktive forbindelser, som nedbryter polymeren. Umettede polymerer er spesielt følsomme for foto-oksidasjon (eksempel: aldring av NR). Tilsetningen av antioksidanter gjør det mulig å redusere nedbrytningshastigheten.
Den hydrolyse av en polymerkjede fører til stadig kortere molekylfragmenter inntil en stabil lite molekyl er dannet . Avhengig av hydrolyseforholdene oppnås mer eller mindre lange kjeder. For eksempel fører den totale hydrolysen av polypeptider av proteiner til a-aminosyren , mens den for cellulosen eller stivelsen av stivelse fører til glukose .
Urenheter i en polymer er gunstige for aldring, de kan katalysere nedbrytningen. Tilstedeværelsen etter fremstilling av peroksidrester ( initiator for polymerisering ) kan indusere nedbrytning av polymeren; en minimumsmengde peroksid må derfor brukes. I nærvær av peroksid depolymeriserer butylgummi .
Noen umettede elastomerer er veldig følsomme for ozonolyse , noe som resulterer i dannelse av sprekker (in) .
Vi kan også nevne spenningssprengning i et gitt miljø (in) (ESC engelsk) som oppstår for noen polymerer mekanisk spenning i kontakt med visse stoffer. Serien av internasjonale standarder ISO 22088 presenterer forskjellige testmetoder for bestemmelse av ESC.
Man kan også nevne degradering siccativation , tap av mekanisk styrke , av elastisitet , å bryte polymerkjedene ved mekaniske skjærkrefter del (mekanisk påkjenning) under blandingen og formingen , og redusert dimensjonsstabilitet, ved absorpsjon av vann, av støpte gjenstander .
Beskyttelsen av en umettet polymer (eksempel: NR, med høy umettethet), spesielt mot ozon og varme, er viktig. I formuleringen brukes inkorporeringen av stabilisatorer (en) ( tilsetningsstoffer , fyllstoffer som forsterkes eller på annen måte) som brukes til å forsinke, bremse eller hemme reaksjonene som er ansvarlige for nedbrytningen av materialet. Flere antidegradanter (fr) brukes i formulering av elastomerer. Stabilisatorer (noen er ikke-matvarer) klassifiseres generelt i henhold til deres virkemåte: antioksidanter , anti-UV (in) (anti-lux) som PEDA , antiozonanter (in) , termiske stabilisatorer, fuktabsorberende , flammehemmende , anti - utmattelsesmidler , soppdrepende midler , bakteriedrepende midler , etc. En inhibitor kan tilsettes en prepolymer ( prepreg, etc.) for å øke lagringsstabiliteten.
Motstanden til et polymermateriale (for eksempel værbestandighet til et dekk eller et PVC- vindu ), samt beskyttelsen som tilbys av et polymerbelegg (maling, forglasset parkettgulv, mastikk , lydisolering basert på elastomer osv. ), Kan bli evaluert:
Defektene som observeres kan være fargeendring ( f.eks. Gulning forårsaket av soling ), reduksjon i glans , kritting, sprøhet , sprøhet , delaminering , deformasjon ( f.eks. Hevelse i nærvær av et løsningsmiddel) og ekssudering ved overflatemigrering av produkter, for eksempel en inkompatibel elastomer myknningsmiddel .
Kapsling dedikert til korrosjonstester .
Kammer for å vurdere klimatiske aldring (i) : UV-lys, fuktighet og varme kontrollert.
Verifisering, ved målinger på prøveemner , av de mekaniske egenskapene til et lim .
Effekt av akselerert aldring (fuktig varme) på vedheftet til en epoxy kitt .
Polymernedbrytningsreaksjoner er generelt uønskede. I noen tilfeller vil de bli foretrukket: