Les élastomères silicones thermoplastiques : un éternel recommencement / François Ganachaud in L'ACTUALITE CHIMIQUE, N° 456-457-458 (11-12/2020 - 01/2021)

[article]  inL'ACTUALITE CHIMIQUE > N° 456-457-458 (11-12/2020 - 01/2021) . - p. 74-81 Titre : Les élastomères silicones thermoplastiques : un éternel recommencement Type de document : texte imprimé Auteurs : François Ganachaud, Auteur Année de publication : 2020 Article en page(s) : p. 74-81 Note générale : Bibliogr. Langues : Français (fre) Catégories : Copolymères Elastomères Silicones Les silicones, ou polysiloxanes, sont des composés inorganiques formés d'une chaine silicium-oxygène (...-Si-O-Si-O-Si-O-...) sur laquelle des groupes se fixent, sur les atomes de silicium. Certains groupes organiques peuvent être utilisés pour relier entre elles plusieurs de ces chaines (...-Si-O-...). Le type le plus courant est le poly(diméthylsiloxane) linéaire ou PDMS. Le second groupe en importance de matériaux en silicone est celui des résines de silicone, formées par des oligosiloxanes ramifiés ou en forme de cage (wiki). Thermoplastiques Une matière thermoplastique désigne une matière qui se ramollit (parfois on observe une fusion franche) d'une façon répétée lorsqu'elle est chauffée au-dessus d'une certaine température, mais qui, au-dessous, redevient dure. Une telle matière conservera donc toujours de manière réversible sa thermoplasticité initiale. Cette qualité rend le matériau thermoplastique potentiellement recyclable (après broyage). Cela implique que la matière ramollie ne soit pas thermiquement dégradée et que les contraintes mécaniques de cisaillement introduites par un procédé de mise en forme ne modifient pas la structure moléculaire. Urée Index. décimale : 668.9 Polymères Résumé : Les silicones sont des matériaux élastomères très prisés commercialement, entre autres pour leurs propriétés thermiques uniques et leur grande pureté. La recherche actuelle vise à générer des matériaux sans ajout de charges ni réticulation, pour diverses raisons (transparence, recyclabilité, auto-cicatrisation). Après un état de l'art succinct sur les élastomères silicone thermoplastiques conventionnels, cet article décrit quelques exemples de la recherche menée actuellement sur de nouvelles voies de synthèse et de mise en Å“uvre d’élastomères réticulés physiquement à base de silicones Note de contenu : - LES ELASTOMERES THERMOPLASTIQUES SILICONE-UREE : Synthèse conventionnelle et propriétés mécaniques de copolymères "multiblocs" - Variation autour des copolymères multiblocs à base urée - Auto-cicatrisation des copolymères multiblocs (à température ambiante) - Chimies sans isocyanates et auto-cicatrisation - VERS DES ASSOCIATIONS PLUS FORTES : Interactions ioniques simples - Interactions avec des métaux - Interactions avec des métaux - FUTURS DEFIS - LE MOT DE LA FIN - Fig. 1 : A-B) Microstructure type d’un caoutchouc silicone chargé en silice et réticulé : A) réaction de réticulation catalysée à chaud avec un peroxyde ; B) interactions spécifiques de type liaisons hydrogène entre la silice pyrogénée à structure fractale très aérée et les chaines de silicone. C) Schéma de principe d'un élastomère thermoplastique composé de blocs durs associés entre eux - Fig. 2 : Structures-propriétés de quelques copolymères multiblocs étudiés au laboratoire. On peut observer les variations de propriétés mécaniques entre élastomères à ponts urée symétriques et dissymétriques, l'influence des groupements urée prompts à cristalliser et l'influence de la longueur de chaines - Fig. 3 : Silicone-urée thermoplastique idéal. A) Propriétés mécaniques en traction ; B) dureté relative obtenue par test Vicat, c'est-à-dire pénétration d’un stylet calibré dans une plaque silicone selon la température. On remarque deux transitions, entre lesquelles se trouve le plateau caoutchoutique : la transition vitreuse à - 120 °C, et la relaxation des segments durs vers 100°C ; C) stabilité thermique obtenue par analyse thermogravimétrique, qui est remarquablement stable jusqu’à 250 °C sous atmosphère inerte - Fig. 4 : Nouvelles stratégies pour conférer à des copolymères silicone-urée des propriétés d’auto-réparation. A) Copolymère à bloc mixte urée/uréthane (base HMDI) permettant de moduler les forces d’interaction des blocs durs ; B) ajout d’un « stoppeur » dans un silicone thermoplastique commercial (base toluène diisocyanate, TDI) pour le rendre auto-cicatrisant - Fig. 5 : Synthèse de copolymères silicone-urée sans isocyanate. A) Réaction de l’urée sur différents silicones aminés pour générer une large panoplie de fonctions différentes tout en favorisant l’allongement de chaines ; B) réaction silicone aminé/cyclocarbonate donnant des polyuréthanes a-hydroxylés qui s’auto-associent spontanément - Fig. 6 : Interactions ioniques pour générer des matériaux silicones supramoléculaires : silicones zwitterioniques obtenus par aza-Michael pour former des matériaux mous et élastiques, transparents et nano-organisés - Fig. 7 : Quelques chimies covalentes réversibles : A) fonctions vinylogues ; B) fonctions imines aromatiques ; C) redistribution de fonctions urées ; D) ponts disulfures. On notera dans ce dernier cas l’ajout de résines silicones dendritiques pour renforcer le matériau - Tableau : Comparaison des propriétés mécaniques ultimes entre des copolymères silicones urée (bloc polydiméthylsiloxane PDMS de 2 500 g/mol) et de polyuréthanes conventionnels (bloc PEO de 2 000 g/mol) selon le type de diamines utilisées comme extenseurs de chaine (ED : éthylène diamine ; HM : hexaméthylène diamine ; DY : 2-méthyl-1,5-diaminopentane) ; PEU : polyéther urée ; PSU : polymère silicone urée Permalink : https://e-campus.itech.fr/pmb/opac_css/index.php?lvl=notice_display&id=34879 [article]

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