Bien que la spectroscopie proche infrarouge soit de plus en plus largement utilisé pour le contrôle, elle est encore trés peu utilisé pour le suivi du vieillissement des polymères.

Ce travail concerne une étude de faisabilité d’utilisation de la spectroscopie proche infrarouge pour suivre le vieillissement sous irradiation g de trois terpolymères différents. Les EPDM choisis (éthylène propylène diène monomères) sont des élastomères où le diène est un groupement norbornène. Trois formulations ont été étudiées : la gomme pure (EPDM 9) = [A] ; l’élastomère vulcanisé par du peroxyde de dicumyle [B] : EPDM 10 (= A+B) et ce même élastomère vulcanisé protégé par un agent antioxydant [C] : EPDM 11 ( = A+B+C). Ces EPDM sont composés de 70% d’éthylène, 28% de propylène et 2% de norbornène .

La spectroscopie proche infrarouge a été utilisée pour cette étude [1] sachant que l’attribution peut-être ambiguë principalement pour les bandes de combinaisons. Bien que l’identification soit difficile, il est possible de détecter des différences entre les matériaux non irradiés et irradiés aux rayons g sous oxygène à un débit de dose de 1kGy/h pour des doses allant de 50 à 450 kGy.

Quatre zones intéressantes dans les spectres proche infrarouge ont été sélectionnés. La décroissance de certaines bandes peuvent être corrélés à la disparition des additifs tels que l’agent réticulant ou l’antioxydant et ceci dès les premières doses d’irradiation. Cette disparition est confirmée en ATG (Analyse Thermique Gravimétrique) (0,7 % en poids de produits disparus vers 100 °C pour l’EPDM 11) et pourrait provenir d’un excés d’agent réticulant ou d’antioxydant présent dans les formulations de départ.
Aucune bande n’a pu être attribuée au groupe C=C présent dans le groupement diène dû à sa faible intensité et faible proportion dans le matériau. Par contre, les bandes liées aux carbonyles et hydroxyles augmentent avec la dose d’irradiation. Pour des doses d’irradiation fortes (450 kGy), les trois formulations (EPDM 9, 10 et 11) se comportent de façon similaire ce que confirme les résultats ATG de ces mêmes matériaux irradiés.

L'analyse en composantes principales, ACP (2) permet le classement des produits en fonction de la dose d'irradiation avec une bonne fiabilité mais pour les fortes doses la distinction devient moins précise et l'amélioration apporté par l'antioxydant est peu visible avec ce type d'analyse. Le choix de la zone PIR utilisée pour l'analyse ACP est important.

Grâce au bon rapport signal/bruit des appareils proche infrarouge de faibles modifications des échantillons peuvent être observées avec une grande précision. Aprés calibration le PIR permet des analyses rapides et fiables.

[1] G. Lachenal, Structural Investigation and Monitoring of Polymerization by NIR Spectroscopy, J. Near infrared Spectrosc. 6, 299, 1998
G. Lachenal, Dossier Spectroscopie Proche infrarouge, Analusis magazine 26/4, 1998
G. Lachenal, Y. Ozaki, Macromol. Symp., 141, 283, 1999
(2) D. Bertrand, dans Methodes d'analyse rapide par spectroscopie dans l'infrarouge proche et moyen, Lavoisier Paris 2000
Pour plus d'information consulter:
Lachenal, G., Stevenson, I., Cellette, N., Analyst, 2001, 126/12, p2201.(www.rsc.org)
Lachenal, G., Stevenson, I., à paraitre