Quelles améliorations physico-mécaniques des mélanges de polymères sont obtenues avec l'utilisation de nanocharges

Dans la production de polymères recyclés ou de compounds avec des polymères vierges, certaines recettes nécessitent l'ajout d'un certain pourcentage de charges minérales afin de modifier certaines caractéristiques.

Parmi les plus utilisés figurent le carbonate de calcium, le talc, la fibre de verre et le mica, sous forme de poudre, de granulés ou de fibre, qui se dispersent lors du mélange avec le polymère .

Le talc et le carbonate de calcium sont normalement ajoutés dans des pourcentages variables de 10 à 50 % pour modifier certaines caractéristiques des polymères, telles que la résistance mécanique à la compression, la maniabilité, la réduction de expansion, amélioration ou réduction de fluidité ou simplement pour des raisons économiques.

L'utilisation de charges minérales dans les mélanges de polymères entraîne également certains problèmes à garder à l'esprit, selon les pourcentages d'utilisation et le type de charge.

En général, on peut dire que la densité du mélange de polymères augmente, la luminosité des couleurs diminue, la fragilité du produit peut devenir constante et la l'usure des machines tend à augmenter.

Bon nombre de ces caractéristiques négatives lors du traitement, mais qui se répercutent également sur les produits finis, peuvent être résolues à l'aide de nanocharges.

Ce dernier peut être défini comme une nouvelle classe de matériaux composites, constitués d'une matrice polymère et de renforts particulaires, ayant au moins une taille nanométrique.

Ces nanocharges peuvent être définies, à toutes fins pratiques, comme des nanocharges et les trois catégories sont classées selon leur structure :

• les nanocharges 3D (isodimensionnelles) définies comme des nanoparticules ou des nanosphères d'une taille inférieure à 100 nm.

• des fibres ou des tubes d'un diamètre inférieur à 100 nm. comme par exemple les nanotubes de carbone.

• les nano-couches, caractérisées par une seule dimension de l'ordre du nanomètre, se présentent typiquement sous la forme de cristallites inorganiques stratifiées dans lesquelles chaque couche a une épaisseur de quelques nanomètres, tandis que les deux autres dimensions peuvent atteindre même des milliers de nanomètres (par exemple les nanoargiles).

L'avantage des nanocharges, entre autres, est une meilleure dispersion que les minéraux, avec une meilleure adhérence à la matrice et une meilleure saturation des espaces.

De plus, on peut mentionner un autre avantage fondamental concernant l'amélioration des performances physiques et mécaniques du mélange de polymères, avec un faible pourcentage d'utilisation.

Alors que, comme nous l'avons dit, pour modifier les caractéristiques des mélanges polymériques par des charges minérales, des pourcentages variant entre 10 et 50% sont utilisés, avec des nanocharges le pourcentage de l'utilisation est d'environ 5 à 10 %.

Ce pourcentage réduit conduit à limiter l'augmentation de la densité et à améliorer la maniabilité par rapport aux autres systèmes de remplissage traditionnels.

Si l'on considère un mélange de polymères avec 5 % de nanocharges, on peut dire que les propriétés physico-mécaniques peuvent être supérieures, par rapport au polymère de base et aussi au même chargé d'une charge minérale.

En particulier nous aurons :

• plus grande résistance à l'abrasion et aux chocs

• une plus grande rigidité

• diminution de la valeur de dilatation thermique

• une plus grande stabilité dimensionnelle

• perméabilité aux gaz réduite

• meilleure résistance aux solvants

• moins de dégagement de chaleur lors de la combustion

• facilité de recyclage

De plus, l'utilisation des nanocharges présente des avantages esthétiques comparables à l'utilisation du polymère d'origine seul, car une meilleure répartition dans la masse crée une meilleure qualité superficiel par rapport à l'utilisation de charges traditionnelles.

On peut citer notamment une meilleure transparence optique, moins de rugosité, une meilleure brillance des couleurs et une meilleure stabilité dimensionnelle du produit dans le temps.

Traduction automatique. Nous nous excusons pour toute inexactitude. Article original en italien