Type de document

Rapports de recherche scientifique

Année de publication

2002

Langue

Français

Résumé

L’objectif de ce travail était de comprendre le comportement des mélanges de solvants sur la résistance des matériaux protecteurs et de développer un modèle de prédiction de la résistance des matériaux aux solvants industriels. Dans ce but, deux techniques ont été développées, l'une consistant à mesurer le gonflement dynamique à partir des mesures d'allongement d’une membrane polymérique et l'autre pour mesurer la perméation par volumétrie. La technique d'allongement dynamique s’est avérée très utile pour la mesure des coefficients de diffusion et pour obtenir les paramètres tridimensionnels de solubilité de Hansen. La technique volumétrique, comme celle de l’allongement dynamique, est applicable aux solvants peu volatiles. Les résultats obtenus avec ces deux méthodes se comparent très bien à ceux obtenus par les tests standards de perméation, ASTM F 739 et F 1407.

Une étude systématique de la perméation de membranes de néoprène, de nitrile et de butyle aux mélanges de solvants a été faite. En général, on observe que (1) le signe de la déviation de l’additivité, sur une échelle de fraction molaire, est le même pour les taux de perméation et pour les taux de gonflement et de signe opposé au temps de claquage, (2) les déviations de l’additivité sont en grande partie indépendantes de la nature des trois membranes étudiées, pourvu que le matériau ne soit pas dégradé par les solvants, (3) pour les mélanges qui ont une enthalpie de mélange exothermique élevée, la protection de la membrane au mélange est plus grande que prévue par le principe d’additivité, alors que pour les mélanges ayant une enthalpie de mélange endothermique importante, la protection est plus faible que prévue.

À partir de ces observations, un nouveau modèle thermodynamique a été développé pour prédire la perméation aux mélanges de solvants basés sur l’utilisation de paramètres enthalpiques. Considérant l’incertitude dans la détermination des paramètres de perméation, le modèle prédit généralement assez bien le signe et souvent l’ordre de grandeur des déviations de l’additivité, lorsque les paramètres enthalpiques sont élevés. Pour les systèmes où les paramètres sont relativement petits, le modèle prédit correctement que les déviations de l’additivité pour les paramètres de perméation seront faibles. Toutefois, dans plusieurs cas où l’un des solvants est très soluble dans la membrane et l’autre peu soluble, le modèle prédit le mauvais signe de la déviation pour les temps de claquage lorsque l’enthalpie de mélange est endothermique et pour les taux de perméation et les taux de gonflement lorsque les enthalpies sont exothermiques. Les facteurs responsables de ces anomalies n’ont pas été explorés dans ce travail. Néanmoins, bien que dans l'interaction solvant pur - polymère la perméation soit reliée fondamentalement à la cinétique de diffusion, la déviation de l'idéalité dans le cas des mélanges des solvants est interprétée par le modèle thermodynamique. En effet, les interactions solvant - solvant vont affecter la cinétique de diffusion du mélange.

L’approche du modèle thermodynamique a été extensionnée à des mélanges ternaires et à des solvants industriels complexes. Dans les cas où ces mélanges contiennent des solvants polaires et des solvants peu polaires (enthalpies de mélange endothermiques), il suffit qu’un des composants soit soluble dans le polymère pour que le matériau offre peu de résistance au mélange.

Il est aussi possible d'utiliser des informations sur les paramètres de solubilité des polymères et des solvants, plutôt que d'utiliser des données de perméation, comme point de départ dans le calcul de prédiction de la résistance des matériaux aux mélanges de solvants. Dans cette étude, nous avons obtenu les paramètres de solubilité tridimensionnels de Hansen pour les matériaux des gants, à partir des données d'élongation dynamique.

Un progiciel a été élaboré pour la prévision de la résistance des gants contre les mélanges de solvants. Cependant, le travail doit être complété en mettant au point une base des données avec des informations pour les solvants les plus utilisés en milieu de travail.

Mots-clés

Solvant, Solvent, Vêtement de protection, Protective clothing, Résistance des matériaux, Strength of materials, Essai des matériaux, Material testing, Essai de perméabilité, Permeability testing, Modèle, Model

Numéro de projet IRSST

0095-8330

Numéro de publication IRSST

R-305

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