Etude rhéocinétique d'un système polyuréthane

François Dimier (1) , Nicolas Sbirrazzuoli (2) , Bruno Vergnes (1) , Michel Vincent (1)

1 CEMEF - Centre de Mise en Forme des Matériaux
2 Laboratoire Chimie des Matériaux Organiques et Métalliques

L'étude cinétique et rhéocinétique d'un système polyuréthane est réalisée pour déterminer les modèles théoriques les mieux adaptés, l'objectif final étant la simulation du remplissage d'un moule par injection. Le paramètre le plus important est la viscosité et son évolution avec le temps et la température. Pour un système réactif, l'évolution de la réaction entraîne la formation de liaisons covalentes et par conséquent un dégagement de chaleur. Une étude de la cinétique de réaction s'avère donc nécessaire pour prédire les profils de température à l'intérieur du moule. Les méthodes isoconversionnelles sont appliquées pour mieux comprendre le mécanisme mis en jeu. Elles permettent de mettre en évidence une dépendance de l'énergie d'activation avec le taux d'avancement. Trois réactions distinctes ont lieu et ne peuvent être prises en compte par un modèle global. Il est donc nécessaire d'utiliser un modèle multi - réactions. L'évolution de la viscosité en condition isotherme est reliée au taux d'avancement de la réaction à l'aide d'un modèle phénoménologique. Le temps de gel est déterminé par le croisement de la tangente de l'angle de perte en fonction du temps à différentes fréquences = The crosslinking kinetics and rheological behavior of a polyurethane system during curing were investigated for mold filling modeling. The important parameters required in modeling with reactive systems are the viscosity and its evolution with time. Hence, cure kinetics study is necessary to quantify the extent of chemical reaction and to predict the temperature distribution inside the mold. In this study, isoconversional method is applied to understand the reaction complexity. The activation energy depends on the extent of conversion. It can be shown that three parallel reactions occur during the evolution of global reaction in nonisothermal conditions. A simple multi-step model can therefore involve the three parallel independent reactions. Viscosity was measured as a function of time and was found independent of shear rate. Isothermal viscosity rise was related to extent of reaction by a phenomenological model. The gelation time is determinated by the δtan crossover at different frequencies.

Mots clés: Polyuréthane; cinétique; isoconversionnel; multi réactions; rhéologie; modélisation; gel

Domaines: Matériaux

François Dimier, Nicolas Sbirrazzuoli, Bruno Vergnes, Michel Vincent. Etude rhéocinétique d'un système polyuréthane. 37ème congrès du Groupe français de Rhéologie, Oct 2002, Saint-Etienne, France. 6 p. ⟨hal-00579411⟩