Analyse physico-chimique des polymères et composites

Qu’il s’agisse de matériaux thermoplastiques, thermodurcissables (peinture, colle, résine, vernis, …), composites ou élastomères, l’analyse chimique des polymères est une approche incontournable pour :

• La maîtrise de leur transformation
• La prévision et la connaissance de leur comportement

L’objectif principal de la caractérisation de ces matériaux est de vérifier la santé matière, notamment par rapport aux spécifications techniques fournies par le fabricant ou le transformateur.

Ces caractérisations peuvent intervenir dans le processus de contrôle qualité du fabricant, mais aussi lors de l’analyse de défaillances d’une pièce.

Les caractéristiques intrinsèques mises à part (T_g, T_f, …), les performances d’un polymère sont étroitement liées à la présence d’additifs qui permettent d’améliorer notablement ses conditions de mise en œuvre et sa durabilité.

« stabilisé chaleur », « stabilisé UV », … Afin de connaître, d’un point de vue analytique, ce qui se cache derrière ces dénominations commerciales, nos experts vous proposent une large gamme d’analyses et vous accompagnent dans la caractérisation fine et détaillée de vos matières.

Nos moyens techniques à votre service

Nos moyens techniques et notre expérience reconnue dans le domaine des matériaux polymères et composites nous permettent de vous apporter une réponse technique précise, ainsi qu’un accompagnement et un support sur mesure.

Tous nos équipements vous garantissent des résultats suivant les normes en vigueur (ISO, EN, NF, ASTM, DIN, …).

• Analyses par spectrométrie IRTF : non destructive et très rapide, l’IRTF (InfraRouge à Transformée de Fourier) permet de déterminer la nature chimique des polymères au sens large, des peintures, des adhésifs, … Elle permet également l’identification de pollutions et de résidus organiques (dépôts, …) ou minéraux.
• Analyses thermiques :
  • ATG : la thermogravimétrie permet de déterminer la perte en masse d’un matériau lors de sa dégradation en température, mais également de quantifier le taux de charge d’un matériau composite (fibres de verre, carbone, …).
  • DSC : l’analyse calorimétrique permet d’identifier les transitions thermiques d’un matériau (transition vitreuse, température de fusion, cristallisation, taux de réticulation, enthalpies de réaction, …).
  • TMA : l’analyse thermomécanique permet d’évaluer les changements dimensionnels d’un matériau en fonction de la température (coefficient de dilatation thermique, température de transition vitreuse, …).
• Analyse de la teneur en eau par la méthode de Karl Fischer : la coulométrie permet de quantifier de très faibles teneurs en eau (de l’ordre du ppm) présentes dans certains matériaux par une méthode de dosage par titration. Cette méthode est recommandée pour les polyamides ou les polyesters, qui doivent contenir avant leur transformation des teneurs en humidité résiduelle suffisamment basses, afin de prévenir tout phénomène de dégradation par hydrolyse.
• Analyse par méthodes chromatographiques (ATD/Pyro/GC/MS – GPC) : cette technique permet de séparer les Composés Organiques Volatils (COV) d’un matériau et de les identifier chimiquement. Elle est particulièrement intéressante pour détecter d’éventuels polluants, ou identifier les additifs présents dans une formulation.
• Analyses élémentaires (EDX–WDX) : couplée au Microscope Electronique à Balayage (MEB), la sonde d’analyse élémentaire permet d’identifier chaque élément chimique présent dans un matériau, afin de vérifier sa composition ou d’identifier une pollution ou dépôt.
• Mesures de dureté Shore A et D
• Essais mécaniques à haute et basse température (normalisés ou selon méthodes spécifiques)
• Mesures rhéologiques :
  • Indice de fluidité à chaud : technique permettant de mesurer la masse (ou le volume) de matière thermoplastique traversant une filière donnée, sous l’action d’une pression fixée, pendant un temps et une température donnés. La valeur obtenue permet de déterminer la fluidité de la matière dans des conditions précises, mais également de mettre en évidence la qualité de la transformation d’une matière thermoplastique (entre granulés et pièces injectée).
  • Indice de viscosité : cette technique dédiée aux polyamides permet de déterminer leur viscosité en solution dans un solvant défini. Cet indice peut être mis en corrélation avec la masse moléculaire d’un polymère (les contraintes subies durant la transformation entraînent fréquemment une dégradation moléculaire du polymère dont l’effet peut être quantifié à travers le calcul de l’indice de viscosité).

Exemples de normes applicables aux matières plastiques et élastomères

• NF T 46-047 : Caoutchouc et produits en caoutchouc – Détermination de la composition des vulcanisats et des mélanges non vulcanisés par thermogravimétrie
• NF T 46-054 : Caoutchouc – Identification – Méthode spectrométrique dans l’infrarouge
• ISO 11357-1 à -7 : Plastiques – Analyse calorimétrique différentielle (DSC)
• ISO 22768 : Caoutchouc brut et mélanges de caoutchouc – Détermination de la température de transition vitreuse par l’analyse calorimétrique différentielle (DSC)
• ISO 11358 : Plastiques – Thermogravimétrie (TG) des polymères – Principes généraux
• ISO 11358-2 : Plastiques – Thermogravimétrie (TG) des polymères – Partie 2 : détermination de l’énergie d’activation
• ISO 21870 : Ingrédients de mélange du caoutchouc – Noir de carbone – Détermination de la perte à la chaleur à haute température par thermogravimétrie
• ISO 11359-1 à -3 : Plastiques – Analyse thermomécanique (TMA)
• ISO 1133-1 à -2 : Plastiques – Détermination de l’indice de fluidité à chaud des thermoplastiques, en masse (MFR) et en volume (MVR)
• NF EN ISO 307 : Plastiques – Polyamides – Détermination de l’indice de viscosité
• ISO 1628-1 à -6 : Plastiques – Détermination de la viscosité des polymères en solution diluée à l’aide de viscosimètres à capillaires
• NF EN ISO 15512 : Plastiques – Dosage de l’eau

Envie d’en savoir plus ? Nos experts sont à votre écoute pour vous proposer des solutions sur mesure adaptées à vos besoins.