Phénomènes de décoloration des profilés PVC rigides à usage extérieur : phénomène de ''rosissement''

Discoloration phenomena of outdoors PVC profiles : pinking phenomenon

• Auteur / Autrice : Aurélie Cena
• Direction : Christian Gondard, Pierre-Jean Madec
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie organique, minérale, industrielle
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Caen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polymères -- Détérioration

Plomb -- Composés organiques

Antioxydants

Coloration

Chlorure de polyvinyle

Résumé

L’étude consiste à comprendre le phénomène de coloration communément appelé ''rosissement'' qui touche certains profilés PVC, à mettre en évidence les espèces chimiques impliquées, ainsi qu'à déterminer les mécanismes réactionnels responsables de ce phénomène. Dans une première partie, l'étude d'une formulation classique de PVC rigide à usage extérieur a été réalisée afin de mettre en évidence les additifs impliqués dans l'apparition de la coloration. Il a été montré qu'un rosissement est obtenu lors des réactions entre le stéarate dibasique de plomb et les antioxydants phénoliques possédant une fonction ester. Un travail de formulation et de mise en œuvre par extrusion de profilés PVC a également été réalisé, ainsi que la mise en place d'un protocole d'étude de vieillissement sous des conditions naturelles. La seconde partie de ce travail consiste en la synthèse et en l'étude de la réactivité de molécules modèles. Il a été mis en évidence l'importance de la structure de l'antioxydant et des molécules à base de plomb sur l'apparition de la coloration. Ainsi, pour que la réaction de coloration puisse avoir lieu, l'antioxydant doit impérativement posséder une fonction phénol, mais également une fonction ester qui ne doit pas être située directement sur le noyau aromatique. Il a également été montré que le phénomène de coloration faisait intervenir le caractère dibasique des molécules à base de plomb, et plus particulièrement que la fonction mise en jeu était du type dioxyde de plomb. Une caractérisation chimique a été réalisée sur les molécules responsables de l'apparition de la coloration afin de déterminer leur structure et un mécanisme réactionnel a été proposé.

The objective of this work is to understand the phenomenon of discoloration, commonly known as ''pinking'', which affects some PVC profiles, to determine the chemical species involved, as well as the mechanisms of this phenomenon. The first part of this study describes the manufacture of a classic formulation of rigid PVC for outdoor utilisation in order to highlight the additives involved in the onset of the discoloration. It has been demonstrated that pinking is a result of reactions between dibasic lead stearate and phenolic antioxidants with an ester function. Additional work on formulation and processing by extrusion of PVC profile was also performed, and an experimental protocol was set up to understand the impact of ageing under natural conditions. The second part of this work deals with the synthesis and the study of the reactivity of molecular models. The importance of the antioxidant structure and lead-based molecules on the discoloration was demonstrated, and as a result of this work, for the reaction of discoloration to takes place, the antioxidant must have a phenol and also an ester function which should not be located directly on the aromatic nucleus. The research conducted has also shown that the dibasic properties of lead-based molecules, and more precisely the lead dioxide (PbO2), were strongly involved in the phenomenon of discoloration. Finally, a chemical characterization was carried out on the molecules responsible for the appearance of discoloration to determine their exact structure and a mechanism of the pinking phenomenon has been proposed.