Aging of polyethylene pipes transporting drinking water disinfected by chlorine dioxide. I. Chemical aspects

Abstract

Aging of unfilled polyethylene (PE) films in concentrated (80–100 ppm) chlorine dioxide (DOC) solutions at 20°C and 40 has been studied by IR spectrophotometry, melt rheometry, chlorine titration, and tensile testing to establish the mechanisms of PE degradation induced by DOC, to determine some important kinetic parameters, to identify the embrittlement mechanism, and to examine the possibility to predict nonempirically embrittlement from a kinetic model. Experimental results reveal that DOC initiates PE oxidation. This latter is responsible for hydroperoxide build‐up, and chain scissions occur when hydroperoxides reach a critical concentration above which they decompose bimolecularly. The weight average molar mass Mw decreases and embrittlement occurs when Mw approaches a value of 70 kg mol−1 as previously found in thermooxidation studies. A mechanistic scheme involving all the elementary steps of PE autooxidation plus one initiation and one termination step involving DOC has been elaborated. The kinetic scheme derived from this mechanistic scheme has been solved numerically and the results of simulations have been compared with experimental results. POLYM. ENG. SCI., 2009. © 2009 Society of Plastics Engineers

Nouvelles avancées en modélisation cinétique de la thermo-oxydation des matrices époxy-diamine

“…L'outil numérique, mis au point pour les matrices polyméthyléniques dans le cadre d'études antérieures [3][4][5][6], aété généralisé avec succès aux matrices EPO-DA dans L'outil numérique peut maintenantêtre utilisé pour prédire les concentrations des coupures de chaines et des noeuds de réticulationà partir desquelles peuvent,à leur tour,être déduites lesévolutions de propriétés thermomécaniques très importantes, d'un point de vue pratique en aéronautique,à savoir la température de transition vitreuse et du module d'Young. La détermination de ces relations structure/propriétés a récemment fait l'objet d'une publication [10].…”

“…A titre d'information, les paramètres d'Arrhenius et les ordres de grandeur de k 3à 30 • C des principaux types de liaisons méthyléniques C-H sont donnés au Tableau 2. Ces valeurs sont issues d'études antérieures menées au laboratoire [3][4][5][6][7].…”

“…Le mécanisme d'oxydation dit en (( boucle fermée )), mis au point au laboratoire pour les matrices polyméthyléniques dans desétudes antérieures [3][4][5][6], aété naturellement choisi pour décrire la thermo-oxydation des matrices EPO-DA dans cetteétude. Sa généralisation aux matrices EPO-DA a nécessité un réajustement des rendements de consommation du substrat PH dans les différentes réactions bilan (i.e.…”

“…-Recombinaisons (terminantes et non-terminante) : [3][4][5][6][7]. (i)À t = 0, en tout point z de l'épaisseur de la pièce : la littérature [8,9,[11][12][13][14].…”

“…En effet, on s'attend a ce que ces constantes de vitesse soient directement impactées par le gel des mouvements moléculaires de grande amplitude (caractérisant la relaxation mécanique principale T α associéeà T g ). Il s'agit en priorité des constantes [4] sontégalement mentionnéesà titre indicatif. On note que les constantes k 6i sont cinq ordres de grandeur plus faibles pour la matrice TACTIX.…”