Couplages dans le vieillissement des matériaux organiques

Couplings in organic materials ageing

¹ ARTS ET MÉTIERS ParisTech, LIM, 151 Bd de l'Hôpital, 75013 Paris, France
² EDF R&D, avenue des Renardières, Ecuelles, 77818 Moret-sur-Loing Cedex, France

Reçu : 29 Avril 2009
Accepté : 14 Septembre 2009

Résumé

Un mode extrêmement important de vieillissement des matériaux polymères implique une réaction chimique entre les matériaux et l'eau ou l'oxygène présent dans l'environnement. La réaction peut être activée par une élévation de température, une irradiation (UV ou radiations ionisantes) ou un agent chimique jouant, par exemple, le rôle d'amorceur radicalaire. Dans le cas général, la cinétique globale de vieillissement est gouvernée par la diffusion du réactif moléculaire en question et le matériau peut être soumis à un état de contrainte susceptible d'influencer les processus chimiques et diffusionnels, et d'être lui-même influencé par ces derniers. Le présent article passe brièvement en revue les couplages susceptibles d'être rencontrés et les pistes possibles de modélisation. Dans un dernier chapitre, un travail récent portant sur un modèle non empirique de prédiction de durée de vie (à rupture) sous l'effet combiné d'une réaction chimique et d'un état de contrainte (statique) est résumé.

Abstract

A very important case of polymer ageing involves a chemical reaction between the material and water or oxygen present in the environment. This reaction can be activated by a temperature increase, by irradiation (UV or ionizing radiation) or by a chemical reactant playing, for instance, a role of radical initiator. In the general case, global ageing kinetics are controlled by the molecular reactant diffusion and the material can be submitted to a stress state. This latter can influence chemical and diffusion processes and, in turn, can be influenced by these latter. All the couplings eventually resulting from these interactions are briefly reviewed and the possible ways for modelling are examined. In the last chapter, a recent work aimed to build a non empirical kinetic model for the prediction of time to rupture under the combined effects of chemical degradation and stress state is summarized.