LES TRAITEMENTS D'AMÉLIORATION DES PLASTIQUES
 

Le procédé
L'irradiation entraîne la formation de radicaux libres au sein des milieux organiques et en particulier des plastiques, sans chauffage et sans introduction d'additifs. Ces radicaux sont des espèces extrêmement réactives, capables d'initier différentes réactions : des polymérisations, des greffages (greffage : polymérisation amorcée à partir d'un polymère "tronc" préexistant, conduisant à un copolymère "greffé"), des réticulations.

Ce dernier type de procédé constitue le succès le plus significatif de l'irradiation industrielle. En établissant des ponts entre les macromolécules du polymère, on rend celui-ci infusible, insoluble, plus résistant au vieillissement et à la contrainte. On fabrique ainsi des fils et câbles électriques améliorés, ainsi que des gaines et films thermorétractables, pour les connections électriques et l'emballage. La radioréticulation est également utilisée pour prévulcaniser le caoutchouc des pneus : l'accroissement de résistance facilite la mise en forme avant vulcanisation définitive.

Une forme très particulière de réticulation se produit quand on irradie la solution d'une résine polyinsaturée dans un monomère. Elle durcit, et c'est le résultat d'un "greffage réticulant" amorcé par les radicaux radioformés.



 Les réactions polymérisations, greffages et réticulations radioinduits


La première étape d'initiation est toujours la coupure d'une liaison d'une molécule organique, donnant naissance à deux radicaux libres ; un radical libre contenant un électron non apparié est une espèce extrêmement réactive.
 

Si la liaison rompue rattachait deux segments d'une macromolécule (polymère, ADN, etc.), il y a dégradation : diminution des caractéristiques mécaniques, de la viscosité, etc...
 

Les radicaux produits peuvent se combiner à de l'oxygène présent pour donner des peroxydes. Ces derniers sensibilisent un polymère au vieillissement ultérieur (ex : le polypropylène). Par chauffage, ils peuvent initier des greffages.
 

Les radicaux produits initient la polymérisation des monomères vinyliques. S'ils ont été formés à partir du monomère, il se produit une polymérisation radioinduite (voisine de celle qu'initierait un peroxyde, mais initiable à froid).
 

Si les radicaux sont formés sur une chaîne macromoléculaire existante, ils initient un greffage ( formation d'une nouvelle macromolécule "greffée" sur la macromolécule tronc préexistante).
 

Les radicaux présents sur deux chaînes macromoléculaires peuvent se recombiner en constituant un pont entre les deux chaînes. C'est une réticulation, qui se traduit par des caractéristiques intéressantes d'infusibilité, de résistance aux solvants, etc.
 

On peut réaliser une combinaison de greffage et de réticulation en irradiant un mélange de polymère et de monomère insaturé. Il se produit alors un "greffage réticulant". Ceci permet le durcissement très rapide de formulations prépolymériques constituant des vernis, des peintures, des colles, des liants pour composites, etc.
 



Applications du greffage réticulant
 
Si la formulation est mise en oeuvre en couche mince, sous forme d'un vernis ou d'une peinture, il intervient un "radiodurcissement", revenant à un séchage sans évaporation de solvant. Il peut être réalisé à des vitesses de plusieurs centaines de mètres par minute, puisque le transfert d'énergie est instantané, sous des accélérateurs de très basse énergie et donc de très faible pénétration.

Si après l'avoir mis sous vide pour évacuer l'air de ses canaux, on imprègne du bois par une composition radiodurcissable, l'irradiation permet de durcir celle-ci de façon contrôlée (en évitant l'échauffement excessif et les éventuelles contraintes mécaniques qui résulterait d'une réaction thermocatalytique, le bois n'aime pas beaucoup les températures trop élevées), pour aboutir au "bois densifié", véritable alliage de bois et de plastique. Le bois densifié conserve l'aspect esthétique, la chaleur du bois, mais avec une dureté et une stabilité très accrues, une résistance totale aux insectes..

Le bois densifié permet de fabriquer des parquets haut de gamme. Une technique très voisine permet de consolider des objets du patrimoine artistique ou culturel (Procédé CEA-Nucléart).