1. Qu'est-ce qu'unpolymèreAide au traitement ? Quelle est sa fonction ?
Réponse : Les additifs sont divers produits chimiques auxiliaires ajoutés à certains matériaux et produits lors de leur production ou transformation afin d’améliorer les procédés de fabrication et les performances des produits. La transformation des résines et du caoutchouc brut en produits plastiques et en caoutchouc nécessite divers produits chimiques auxiliaires.
Fonction : ① Améliorer les performances du processus des polymères, optimiser les conditions de traitement et soumettre l'efficacité du traitement ; ② Améliorer les performances des produits, augmenter leur valeur et leur durée de vie.
2. Quelle est la compatibilité entre les additifs et les polymères ? Que signifient les termes « pulvérisation » et « transpiration » ?
Réponse : Polymérisation par pulvérisation – précipitation d’additifs solides ; Suintement – précipitation d’additifs liquides.
La compatibilité entre les additifs et les polymères fait référence à la capacité des additifs et des polymères à être mélangés uniformément pendant une longue période sans produire de séparation de phase ni de précipitation ;
3. Quel est le rôle des plastifiants ?
Réponse : L'affaiblissement des liaisons secondaires entre les molécules de polymère, connues sous le nom de forces de van der Waals, augmente la mobilité des chaînes polymères et réduit leur cristallinité.
4. Pourquoi le polystyrène a-t-il une meilleure résistance à l'oxydation que le polypropylène ?
Réponse : L'hydrogène instable est remplacé par un gros groupe phényle, et la raison pour laquelle le PS n'est pas sujet au vieillissement est que le cycle benzénique a un effet protecteur sur l'hydrogène ; le PP contient de l'hydrogène tertiaire et est sujet au vieillissement.
5. Quelles sont les raisons de l'instabilité du chauffage du PVC ?
Réponse : ① La structure de la chaîne moléculaire contient des résidus d’initiateur et du chlorure d’allyle, qui activent les groupes fonctionnels. La double liaison du groupe terminal réduit la stabilité thermique ; ② L’oxygène accélère l’élimination du HCl lors de la dégradation thermique du PVC ; ③ Le HCl produit par la réaction a un effet catalytique sur la dégradation du PVC ; ④ L’influence du dosage du plastifiant.
6. D'après les résultats des recherches actuelles, quelles sont les principales fonctions des stabilisateurs thermiques ?
Réponse : ① Absorption et neutralisation du HCl, inhibition de son effet catalytique spontané ; ② Remplacement des atomes de chlorure d’allyle instables dans les molécules de PVC pour inhiber l’extraction du HCl ; ③ Les réactions d’addition avec les structures polyéniques perturbent la formation de grands systèmes conjugués et réduisent la coloration ; ④ Capture des radicaux libres et prévention des réactions d’oxydation ; ⑤ Neutralisation ou passivation des ions métalliques ou autres substances nocives catalysant la dégradation ; ⑥ Effet protecteur, de blindage et d’atténuation du rayonnement ultraviolet.
7. Pourquoi le rayonnement ultraviolet est-il le plus destructeur pour les polymères ?
Réponse : Les rayons ultraviolets sont longs et puissants, et brisent la plupart des liaisons chimiques des polymères.
8. À quel type de système synergique appartient le retardateur de flamme intumescent, et quels sont son principe de base et sa fonction ?
Réponse : Les retardateurs de flamme intumescents appartiennent au système synergique phosphore-azote.
Mécanisme : Lorsqu’on chauffe le polymère contenant l’ignifugeant, une couche uniforme de mousse de carbone se forme à sa surface. Cette couche présente une bonne résistance au feu grâce à ses propriétés d’isolation thermique, d’isolation contre l’oxygène, de réduction des fumées et d’empêchement des coulures.
9. Qu'est-ce que l'indice d'oxygène, et quelle est la relation entre la valeur de l'indice d'oxygène et la résistance au feu ?
Réponse : OI = O₂/(O₂ - N₂) x 100 %, où O₂ représente le débit d’oxygène et N₂ le débit d’azote. L’indice d’oxygène (OI) correspond au pourcentage volumique minimal d’oxygène requis dans un mélange azote-oxygène pour qu’un échantillon conforme à certaines spécifications puisse brûler de manière continue et stable, à la manière d’une bougie. Un OI inférieur à 21 indique un inflammable ; un OI compris entre 22 et 25 confère des propriétés d’auto-extinction ; un OI compris entre 26 et 27 indique une inflammabilité difficile ; et un OI supérieur à 28 indique une inflammabilité extrêmement difficile.
10. Comment le système ignifuge à base d'halogénure d'antimoine présente-t-il des effets synergiques ?
Réponse : Sb₂O₃ est couramment utilisé pour l’antimoine, tandis que les halogénures organiques sont couramment utilisés pour les halogénures. Le système Sb₂O₃/métal est utilisé avec les halogénures principalement en raison de son interaction avec l’halogénure d’hydrogène libéré par ces derniers.
Le produit se décompose thermiquement en SbCl₃, un gaz volatil à bas point d'ébullition. Ce gaz, de densité relative élevée, peut persister longtemps dans la zone de combustion, diluant ainsi les gaz inflammables, isolant l'air et bloquant les oléfines. De plus, il capture les radicaux libres combustibles, contribuant à la suppression des flammes. Par ailleurs, le SbCl₃ se condense en gouttelettes solides au-dessus de la flamme, et son effet de paroi disperse une grande quantité de chaleur, ralentissant ou stoppant la combustion. En général, un rapport de 3:1 entre le chlore et les atomes de métal est optimal.
11. Selon les recherches actuelles, quels sont les mécanismes d'action des retardateurs de flamme ?
Réponse : ① Les produits de décomposition des retardateurs de flamme à la température de combustion forment un film mince vitreux non volatil et non oxydant, qui peut isoler l'énergie de réflexion de l'air ou avoir une faible conductivité thermique.
② Les retardateurs de flamme subissent une décomposition thermique pour générer des gaz non combustibles, diluant ainsi les gaz combustibles et la concentration d'oxygène dans la zone de combustion ; ③ La dissolution et la décomposition des retardateurs de flamme absorbent et consomment de la chaleur ;
④ Les retardateurs de flamme favorisent la formation d’une couche d’isolation thermique poreuse à la surface des plastiques, empêchant la conduction de la chaleur et la combustion ultérieure.
12. Pourquoi le plastique est-il sujet à l'électricité statique lors de sa transformation ou de son utilisation ?
Réponse : Les chaînes moléculaires du polymère principal étant majoritairement composées de liaisons covalentes, elles ne peuvent ni s’ioniser ni transférer d’électrons. Lors de la transformation et de l’utilisation des produits, au contact d’autres objets ou par frottement, le polymère se charge électriquement par gain ou perte d’électrons, et cette charge ne se dissipe pas par autoconduction.
13. Quelles sont les caractéristiques de la structure moléculaire des agents antistatiques ?
Réponse : RYX. R : groupe oléophile, Y : groupe de liaison, X : groupe hydrophile. Leurs molécules doivent présenter un équilibre approprié entre les groupes oléophiles non polaires et les groupes hydrophiles polaires, et une certaine compatibilité avec les matériaux polymères est requise. Les groupes alkyles au-delà de C12 sont des groupes oléophiles typiques, tandis que les groupes hydroxyle, carboxyle, acide sulfonique et éther sont des groupes hydrophiles typiques.
14. Décrivez brièvement le mécanisme d'action des agents antistatiques.
Réponse : Premièrement, les agents antistatiques forment un film conducteur continu à la surface du matériau, ce qui confère à cette surface un certain degré d’hygroscopicité et d’ionisation, réduisant ainsi la résistivité de surface et provoquant une dissipation rapide des charges statiques générées, afin d’obtenir l’effet antistatique recherché ; deuxièmement, ils confèrent à la surface du matériau un certain degré de lubrification, réduisant le coefficient de frottement et, par conséquent, la génération de charges statiques.
① Les agents antistatiques externes sont généralement utilisés comme solvants ou dispersants avec de l'eau, de l'alcool ou d'autres solvants organiques. Lorsqu'ils sont utilisés pour imprégner des matériaux polymères, la partie hydrophile de l'agent antistatique s'adsorbe fermement à la surface du matériau et absorbe l'eau de l'air, formant ainsi une couche conductrice à la surface du matériau, ce qui contribue à éliminer l'électricité statique ;
② L'agent antistatique interne est mélangé à la matrice polymère lors du traitement du plastique, puis migre vers la surface du polymère pour jouer un rôle antistatique ;
③ L'agent antistatique permanent à base de polymères mélangés est une méthode de mélange uniforme de polymères hydrophiles dans un polymère pour former des canaux conducteurs qui conduisent et libèrent les charges statiques.
15. Quels changements se produisent généralement dans la structure et les propriétés du caoutchouc après vulcanisation ?
Réponse : ① Le caoutchouc vulcanisé est passé d'une structure linéaire à une structure de réseau tridimensionnelle ; ② Le chauffage ne provoque plus d'écoulement ; ③ Il n'est plus soluble dans son bon solvant ; ④ Module et dureté améliorés ; ⑤ Propriétés mécaniques améliorées ; ⑥ Résistance au vieillissement et stabilité chimique améliorées ; ⑦ Les performances du milieu peuvent diminuer.
16. Quelle est la différence entre le sulfure de soufre et le sulfure donneur de soufre ?
Réponse : ① Vulcanisation au soufre : Liaisons soufre multiples, résistance à la chaleur, faible résistance au vieillissement, bonne flexibilité et grande déformation permanente ; ② Donneur de soufre : Liaisons soufre simples multiples, bonne résistance à la chaleur et au vieillissement.
17. Quel est le rôle d'un promoteur de vulcanisation ?
Réponse : Améliorer l’efficacité de la production de produits en caoutchouc, réduire les coûts et optimiser les performances. Substances favorisant la vulcanisation : elles permettent de raccourcir le temps de vulcanisation, d’abaisser la température et la quantité d’agent vulcanisant, et d’améliorer les propriétés physiques et mécaniques du caoutchouc.
18. Phénomène de brûlure : fait référence au phénomène de vulcanisation précoce des matériaux en caoutchouc pendant le traitement.
19. Décrivez brièvement la fonction et les principales variétés d'agents de vulcanisation.
Réponse : La fonction de l'activateur est d'améliorer l'activité de l'accélérateur, de réduire le dosage de l'accélérateur et de raccourcir le temps de vulcanisation.
Agent actif : substance qui accroît l’activité des accélérateurs organiques, leur permettant d’exercer pleinement leur efficacité et, par conséquent, de réduire la quantité d’accélérateurs utilisée ou le temps de vulcanisation. Les agents actifs se divisent généralement en deux catégories : les agents actifs inorganiques et les agents actifs organiques. Les tensioactifs inorganiques comprennent principalement les oxydes et hydroxydes métalliques, ainsi que les carbonates basiques. Les tensioactifs organiques comprennent principalement les acides gras, les amines, les savons, les polyols et les amino-alcools. L’ajout d’une faible quantité d’activateur au mélange de caoutchouc peut améliorer son degré de vulcanisation.
1) Agents actifs inorganiques : principalement des oxydes métalliques ;
2) Agents actifs organiques : principalement des acides gras.
Attention : ① Le ZnO peut être utilisé comme agent de vulcanisation à base d'oxyde métallique pour réticuler le caoutchouc halogéné ; ② Le ZnO peut améliorer la résistance à la chaleur du caoutchouc vulcanisé.
20. Quels sont les effets secondaires des accélérateurs et quels types d'accélérateurs ont de bons effets secondaires ?
Réponse : En dessous de la température de vulcanisation, il n’y aura pas de vulcanisation prématurée. Lorsque la température de vulcanisation est atteinte, l’activité de vulcanisation est élevée ; cette propriété est appelée effet post-vulcanisation de l’accélérateur. Les sulfamides présentent de bons effets post-vulcanisation.
21. Définition des lubrifiants et différences entre les lubrifiants internes et externes ?
Réponse : Un lubrifiant est un additif qui améliore la friction et l’adhérence entre les particules de plastique et entre la matière fondue et la surface métallique des équipements de traitement, augmente la fluidité de la résine, permet d’ajuster le temps de plastification de la résine et assure une production continue.
Les lubrifiants externes améliorent la lubrification des surfaces plastiques lors de la transformation, réduisent l'adhérence entre le plastique et le métal et minimisent les forces de cisaillement mécanique, facilitant ainsi la transformation sans altérer les propriétés des plastiques. Les lubrifiants internes, quant à eux, réduisent le frottement interne des polymères, augmentent la vitesse de fusion et la déformation à l'état fondu, diminuent la viscosité du polymère fondu et améliorent la plastification.
Différence entre lubrifiants internes et externes : les lubrifiants internes nécessitent une bonne compatibilité avec les polymères, réduisent le frottement entre les chaînes moléculaires et améliorent les performances d’écoulement ; tandis que les lubrifiants externes nécessitent un certain degré de compatibilité avec les polymères afin de réduire le frottement entre les polymères et les surfaces usinées.
22. Quels sont les facteurs qui déterminent l'ampleur de l'effet de renforcement des charges ?
Réponse : L’ampleur de l’effet de renforcement dépend de la structure principale du plastique, de la quantité de particules de charge, de leur surface spécifique et de leur taille, de leur activité de surface, de la taille et de la distribution des particules, de la structure de phase, ainsi que de l’agrégation et de la dispersion des particules dans le polymère. L’aspect le plus important est l’interaction entre la charge et la couche interfaciale formée par les chaînes polymères. Cette interaction comprend à la fois les forces physiques ou chimiques exercées par la surface des particules sur les chaînes polymères, ainsi que la cristallisation et l’orientation de ces dernières au sein de la couche interfaciale.
23. Quels facteurs affectent la résistance des plastiques renforcés ?
Réponse : ① La résistance de l'agent de renforcement est sélectionnée pour répondre aux exigences ; ② La résistance des polymères de base peut être atteinte grâce à la sélection et à la modification des polymères ; ③ La liaison de surface entre les plastifiants et les polymères de base ; ④ Matériaux d'organisation pour les matériaux de renforcement.
24. Qu'est-ce qu'un agent de couplage, quelles sont les caractéristiques de sa structure moléculaire et donnez un exemple pour illustrer son mécanisme d'action.
Réponse : Les agents de couplage désignent un type de substance capable d'améliorer les propriétés d'interface entre les charges et les matériaux polymères.
Sa structure moléculaire comporte deux types de groupes fonctionnels : certains peuvent réagir chimiquement avec la matrice polymère ou, à tout le moins, présenter une bonne compatibilité ; d’autres peuvent former des liaisons chimiques avec des charges inorganiques. Par exemple, un agent de couplage silane a pour formule générale RSiX₃, où R représente un groupe fonctionnel actif présentant une affinité et une réactivité avec les molécules de polymère, comme les groupes vinylchloropropyle, époxy, méthacryle, amino et thiol. X représente un groupe alcoxy hydrolysable, comme les groupes méthoxy et éthoxy.
25. Qu'est-ce qu'un agent moussant ?
Réponse : Un agent moussant est un type de substance capable de former une structure microporeuse de caoutchouc ou de plastique à l'état liquide ou plastique dans une certaine plage de viscosité.
Agent moussant physique : un type de composé qui atteint ses objectifs de moussage en s'appuyant sur des changements de son état physique au cours du processus de moussage ;
Agent moussant chimique : à une certaine température, il se décompose thermiquement pour produire un ou plusieurs gaz, provoquant le moussage du polymère.
26. Quelles sont les caractéristiques de la chimie inorganique et de la chimie organique dans la décomposition des agents moussants ?
Réponse : Avantages et inconvénients des agents moussants organiques : ① Bonne dispersibilité dans les polymères ; ② Plage de température de décomposition étroite et facile à contrôler ; ③ Le diazote (N₂) produit ne brûle pas, n’explose pas, ne se liquéfie pas facilement, a un faible taux de diffusion et ne s’échappe pas facilement de la mousse, ce qui permet un taux de moussage élevé ; ④ Les petites particules engendrent de petits pores dans la mousse ; ⑤ Grande variété disponible ; ⑥ Après moussage, il reste beaucoup de résidus, parfois jusqu’à 70 % à 85 %. Ces résidus peuvent parfois provoquer des odeurs, contaminer les matériaux polymères ou entraîner un phénomène de givrage en surface ; ⑦ La décomposition est généralement une réaction exothermique. Si la chaleur de décomposition de l'agent moussant utilisé est trop élevée, cela peut provoquer un important gradient de température à l'intérieur et à l'extérieur du système de moussage pendant le processus, entraînant parfois une température interne élevée et endommageant les propriétés physiques et chimiques du polymère. Les agents moussants organiques sont pour la plupart des matériaux inflammables, et une attention particulière doit être portée à la prévention des incendies lors du stockage et de l'utilisation.
27. Qu'est-ce qu'un mélange-maître de couleur ?
Réponse : Il s’agit d’un agrégat obtenu par l’incorporation uniforme de pigments ou de colorants à haute stabilité dans une résine. Composants principaux : pigments ou colorants, supports, dispersants, additifs. Fonctions : ① Maintien de la stabilité chimique et chromatique des pigments ; ② Amélioration de la dispersibilité des pigments dans les plastiques ; ③ Protection de la santé des opérateurs ; ④ Procédé simple et conversion de couleur aisée ; ⑤ Respect de l’environnement et absence de contamination des ustensiles ; ⑥ Économies de temps et de matières premières.
28. À quoi fait référence le pouvoir colorant ?
Réponse : Il s’agit de la capacité des colorants à modifier la couleur de l’ensemble du mélange avec leur propre couleur ; lorsque des agents colorants sont utilisés dans des produits en plastique, leur pouvoir couvrant fait référence à leur capacité à empêcher la lumière de pénétrer dans le produit.
Date de publication : 11 avril 2024