Dégradation thermique du polypropylène au cours du rotomoulage

Partie II. Modélisation cinétique de la thermooxydation

Thermal degradation kinetics of molten polypropylene in rotational moulding. Part II. Kinetic modeling of thermal oxidation

LIM (UMR-CNRS 8006), Arts et Métiers ParisTech, 151 boulevard de l'Hôpital, 75013 Paris, France

Reçu : 18 Septembre 2008
Accepté : 22 Décembre 2008

Résumé

Le principal inconvénient du rotomoulage est un séjour prolongé (plusieurs dizaines de minutes) du polymère à l'état liquide à haute température. Pour éviter une dégradation thermique trop importante du polymère, il est nécessaire de définir, au préalable, une fenêtre de mise en œuvre. Le premier volet de la présente publication était consacré au premier étage d'un modèle cinétique de dégradation thermique prédisant, en tout point d'une pièce en polypropylène (PP) en formation, l'évolution locale de la température. Ce second volet est maintenant consacré au second étage prédisant l'avancement local de la dégradation thermique à partir de l'évolution locale de la température. Cet étage "chimique" est dérivé d'un schéma mécanistique d'oxydation du PP pur à l'état fondu, établi dans une étude précédente, mais complété par les réactions de stabilisation des antioxydants présents dans les PP de grade rotomoulage. Il est validé à partir des concentrations des produits d'oxydation mesurées sur la surface interne des pièces rotomoulées.

Abstract

The main drawback of rotational moulding is a long stay (several dozens of minutes) of polymer in its molten state at high temperature. To prevent any significant polymer thermal degradation, it is necessary to define, preliminary, the processing window. The first part of the present paper was devoted to the first level of a thermal degradation kinetic model predicting, in any place of the volume of a polypropylene (PP) piece in formation, the local change of the temperature. This second part is now devoted to the second level predicting the local degradation conversion ratio from the local change of the temperature. This ”chemical” level is derived from an oxidation mechanistic scheme of free additive PP in molten state, established in a previous study, but completed with the stabilisation reactions of antioxidants present in PP of rotational moulding grade. Its validity is checked from oxidation products concentrations determined at the inner surface of the rotomoulded parts.