Résumé -Transport de molécules gazeuses dans les polymères : revue bibliographique -Après quelques rappels concernant les lois classiques des phénomènes de transport, cet article, purement bibliographique, présente les différents modèles théoriques proposés pour décrire le mécanisme de transport d'espèces chimiques dans les polymères par diffusion moléculaire. Il s'appuiera ensuite sur de nombreuses études menées antérieurement, pour montrer que la perméabilité des gaz (ou vapeurs organiques) dépend fortement de la structure du polymère (cristallinité, histoire thermomécanique), de la taille et de la nature du pénétrant ainsi que des conditions de température et de pression.Mots-clés : polymère, gaz, perméabilité, diffusion, solubilité. Abstract -Transport Properties of Gases in
Résumé -Perméabilité, diffusion et solubilité des gaz dans le polyéthylène, le polyamide 11 et le polyfluorure de vinylidène -Les coefficients de transport de gaz, c'est-à-dire la perméabilité, la diffusion et la solubilité, sont déterminés par la méthode du temps retard sur une cellule de perméabilité spécifique. Trois polymères semi-cristallins, le polyéthylène (PE), le polyamide 11 (PA11) et le polyfluorure de vinylidène (PVDF) sont étudiés en présence d'hélium (He), d'argon (Ar), d'azote (N 2 ), de méthane (CH 4 ) et de dioxyde de carbone (CO 2 ) pour des températures de 40 à 80°C dans le cas du PE et de 70 à 130°C pour les deux autres matériaux. Les pressions appliquées sont dans la majorité des tests de 10 MPa pour He, Ar, N 2 et CH 4 et de 4 MPa pour le CO 2 , sauf dans quelques cas particuliers où nous avons regardé l'influence de la pression. Dans le cas du PE, l'influence de la fraction volumique de phase amorphe, comprise entre 0,21 et 0,70, de la température et de la nature du gaz sur les processus de transport de gaz est étudiée. L'indépendance de ces phénomènes vis-à-vis de la pression et de l'épaisseur de l'échantillon, comprise entre 0,5 et 6 mm, est également démontrée. En ce qui concerne le PA11, après avoir déterminé l'influence de la température et de la nature du gaz, nous regardons l'effet de l'incorporation de molécules plastifiantes dans cette matrice polymère. Au niveau du PVDF, mis à part les paramètres classiques que sont la température et le type de gaz utilisé, une comparaison des coefficients de transport du CH 4 et du CO 2 dans du PVDF mis en oeuvre par extrusion et par moulage en compression est effectuée. Pour chaque polymère étudié, la dépendance de la perméabilité, de la diffusion et de la solubilité peut s'exprimer à partir de lois d'Arrhenius. Il semble également que la diffusion soit liée de façon très étroite à la taille des molécules et que la solubilité puisse être reliée au paramètre ε/K des gaz. La comparaison des résultats obtenus avec les données disponibles dans la littérature apparaît satisfaisante.Mots-clés : perméabilité, diffusion, solubilité, gaz, PE, PA11, PVDF.Abstract -Permeability, Diffusion and Solubility of Gases in Polyethylene, Polyamide 11 and Poly(vinylidene fluoride) -The gases transport coefficients, permeability, diffusion and solubility, are determined by the time lag method on a specific permeation cell. Three semicrystalline polymers, polyethylene
Résumé -Méthodes de mesure des coefficients de transport de gaz dans les polymères -La perméabilité aux gaz des polymères est une propriété inhérente à leur structure, qui résulte de la solubilisation des fluides dans la matière, puis de la diffusion de ces produits à travers la matrice polymère. L'aptitude d'un gaz à pouvoir traverser plus ou moins rapidement un matériau peut être mise à profit dans de nombreux domaines industriels. Des polymères très peu perméables sont par exemple recherchés dans des domaines aussi divers que la production pétrolière, l'emballage alimentaire ou le domaine automobile. Dans les applications pétrolières, la fonction principale des polymères est d'assurer l'étanchéité des structures telles que les conduites. Dans ce cas, les matériaux sont au contact de gaz à haute température et sous forte pression et les informations concernant les coefficients de transport dans ces conditions extrêmes ne sont généralement pas disponibles dans la littérature. C'est pourquoi certains appareillages susceptibles de donner accès à ces valeurs ont été développés. Après quelques rappels théoriques des méthodes de calcul pour l'obtention des coefficients de transport et une brève revue bibliographique des différentes techniques expérimentales existantes, les différents montages expérimentaux étudiés sont décrits précisément.Mots-clés : perméabilité, diffusion, solubilité, polymères, gaz, méthodes expérimentales. Abstract -Transport Properties of Gases in Polymers: Experimental Methods -The permeability of gases in polymers is a property inherent to their structure, which results, firstly, from the absorption of fluids by the material, then, from the diffusion of these products through the polymer matrix. The capacity of a gas to cross more or less fast a material can be used in numerous industrial
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