Mesurer le pourcentage d'un polymère dans un copolymère de PVC

[invite461ecf36]

Bonjour,
Je suis apprenti ingénieur plasturgiste. Je fais de la recherche pour qualifier une matière qui est un copolymère de poly(chlorure de vinyle/acétate de vinyle). Je cherche un moyen de trouver le pourcentage de chaque polymère dans la matière finale (pour un contrôle de qualité). Les propriétés physiques, de cette matière, changent en fonction du pourcentage de chaque polymère. L'idéal serait d'avoir un peu comme un diagramme de phases des métaux mais que pour le plastique.
J'aurai donc aimé savoir quelles expériences ou appareils pourraient m'aider à dire clairement: la matière est un copolymère de ... Elle est composée de ... % du polymère A et de ..% du polymère B.
PS: la matière utilisée a des adjuvants mais leur pourcentage est négligeable (0.5%) pour la qualification de la matière.

Je vous remercie d'avance pour vos réponses! Elles ne pourront que m'aider à avancer!
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[HarleyApril]

Bonsoir

J'ai vu faire ça pour du polystyrène avec un spectro IR et des spectres de calibration

Cordialement

[invite461ecf36]

Bonjour,

Merci, je n'ai pas exclu la piste du spectre IRTF mais je cherchais un moyen moins onéreux du style une CCM (oui je sais c'est vraiment basique)
En tout cas je vais explorer de façon plus approfondi la piste de l'IRTF!

Merci bien!

[moco]

Tu peux aussi essayer la méthode de l'analyse par combustion. Il faut un équipement spécial mais pas coûteux, à savoir un ballon de verre Pyrex d'un litre, avec bouchon rodé. Mais ce ballon doit être prolongé par un tube court soudé à l'opposé du bouchon rodé. Le bouchon rodé doit aussi être pourvu d'une tige de platine qui pénètre jusqu'au centre du ballon, et qui se termine par un treillis de fil de platine, qui peut se plier sur lui-même. Pour faire l'analyse, on met 50 mL d'une solution de NaOH 1 M dans le tube. Puis on dispose un échantillon de 0.1 à 0.2 g de plastique à analyser au centre d'un carré de papier filtre de 6x6 cm. On replie ce papier plusieurs fois sur lui-même pour qu'il forme à la fin un petit carré de 2x2 cm contenant l'échantillon à analyser. On glisse le papier plié dans le treillis de platine replié, en y ajoutant une étroite mèche de papier de 10 cm de long. On pose le ballon sur un support genre anneau ou trépied de laboratoire. On fait arriver un courant de gaz oxygène dans le ballon pendant 5 minutes, pour chasser la plus grande partie de l'air qui s'y trouve. Puis on allume la mèche de papier, et sans attendre on saisit le bouchon muni de son treillis de platine portant l'échantillon enveloppé de papier, et on l'introduit dans le ballon. Et on ferme hermétiquement le tout, en assurant le tout avec une pince à rodage. Le papier brûle avec une vive lueur et forme les gaz CO2, HCl et H2O. On laisse refroidir. On saisit alors le ballon et on l'incline pour que la solution de NaOH se déverse dans le ballon. On retourne le ballon pour que les parois soient toutes mouillées par la solution. Au bout d'une demi-heure, HCl et CO2 sont captés par la solution. On ouvre le ballon. On prélève 25 mL de la solution, et on analyse la teneur en chlore par titrage au nitrate d'argent.
J'ai souvent utilisé cette méthode moi-même, sans difficulté particulière.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite461ecf36]

Bonjour moco,

Alors j'ai pas vraiment compris le but de l'expérience. La solution chlorée obtenue à la fin, en l'analysant par titrage on à la concentration à l'éq de chlore. De cette concentration, on peut remonter au pourcentage de polychlorure de vinyle donc aussi en déduire le pourcentage de poly acétate de vinyle? Ou voter expérience permet juste d'extraire les COV de la matière pour les analyser?

[ecolami]

Bonjour,
La FLUORESCENCE X permet de mesurer le taux de CHLORE sur un échantillon solide (ou liquide) en quelques minutes. Cette méthode permet d'analyser un très grand nombre d'élément sauf les plus léger. Le premier qui puisse être analysé est le sodium et TOUS les autres ensuite! Donc si dans les adjuvants tu as des métaux (zinc; étain, cadmium par exemple) du phosphore, du Brome (comme ignifugeants) par exemple ils seront analysé aussi. Il y a divers types d'appareils, éviter d'employer ceux qui ont une source radioactive a cause des problèmes administratifs très compliqués, préferer ceux qui ont une source der Rayon X (plus cher et de meilleure qualité).

[invite461ecf36]

J'ai les analyses de ma matière par fluo X. Le stabilisant utilisé dans mon copolymère est de l’étain, le cadmium et le le plomb sont interdit comme stabilisant par la réglementation REACH.
Ce que je cherche à trouver c'est une analyse simple à mettre en place pour mesurer le pourcentage de chaque polymère du copolymère. Comme une IRTF mais en moins chère!

[moco]

Voici les calculs qu'on peut faire à la fin de la combustion dont j'ai décrit le principe ce matin à 10h06.
La solution finale contient NaOH, dont une partie a été transformée en NaCl par réaction avec le gaz HCl issu de la combustion. Il y a autant de moles de NaCl qu'il y avait de moles de chlorure de vinyle dans le polymère initial. Tu neutralises cette solution avec de l'acide nitrique pour qu'il ne reste plus de NaOH. Quand c'est fait, tu en titres la moitié avec une solution de AgNO3 0.1 M, avec comme indicateur une goutte de chromate de potassium. Tu détermines le volume de AgNO3 0.1 M qu'il faut ajouter à la solution neutralisée pour que le précipité blanc de AgCl formé devienne subitement brun-rouge. Imaginons que tu as brûlé 0.2 g de plastique et que tu as dû utiliser un volume de 6.4 mL de AgNO3 0.1 M pour atteindre ce point d'équivalence. Ce volume contient un nombre de moles de AgNO3 égal à n = c·V = 0.1mol/L · 0.0064 L = 0.00064 mol AgNO3. Donc il y avait le même nombre de moles de Cl dans la solution de NaOH et NaCl titrée, c'est-à-dire 0.00064 mole de NaCl. Dans le ballon, la combustion a dégagé le double, donc 0.00128 mole de HCl. Le double, car tu as prélevé 25 mL de la solution du ballon, alors que le volume total de cette solution était de 50 mL. Donc la combustion a formé 0.00128 mole de HCl. Donc il y avait 0.00128 mole de Cl dans le PVC du mélange initial. 0.00128 mole de C2H3Cl pèse 0.00128·62.5 g/mol = 0.08 g PVC
Ton échantillon de 0.2 g de plastique contient 0.08 g de PVC. C'est le 40% du total. Ton mélange plastique contient alors 40% PVC et 60% PVA.

[ecolami]

J'ai les analyses de ma matière par fluo X. Le stabilisant utilisé dans mon copolymère est de l’étain, le cadmium et le le plomb sont interdit comme stabilisant par la réglementation REACH.
Ce que je cherche à trouver c'est une analyse simple à mettre en place pour mesurer le pourcentage de chaque polymère du copolymère. Comme une IRTF mais en moins chère!

Bonsoir, Tu nous as présenté un problème ou il y deux polymères ou copolymères (?). L'un d'eux est chloré l'autre pas. donc un simple calcul basé sur le taux de chlore permet de remonter au Chlorure de polyvinyle. Difficile de faire plus simple et expéditif si tu as déja une Fuorescence X
La teneur en Chlore du PVC est 56.8%
Tu as remarqué que dans les exemples de métaux ou métalloïdes j'ai pris ceux susceptibles d'être dans les additifs de PVC...Je ne travaille pas dans ce secteur mais dans le traitement et la destruction des produits chimiques dangereux dont, entres autres, les additifs pour PVC.

[invite461ecf36]

Bonjour moco,

D'accord j'arrive mieux à comprendre le but et la réalisation de l'expérience. C'est plutôt astucieux (et oui simple étudiant que je suis, réaliser un protocole aussi complet que le votre n'est pas encore de mon niveau!)
Pour neutraliser le NaOH restant, l'acide nitrique qui est ajouté est mis en excès?

[invite461ecf36]

Bonjour ecolami,

J'ai une matière qui est issue d'un compoundage. Les deux matières mélangées sont du polychlorure de vinyle (PVC) et du polyacétate de vinyle (PVAc). Elle forment un copolymère: poly(chlorure de vinyle / acétate de vinyle).
Je n'avais pas pensé à cette approche avec la fluo X, merci. Le seul souci étant que l'analyse en fluo X a été faite en prestation! Je ne peux pas faire investir un appareil aussi chère c'est pour cela que je cherche un moyen alternatif! On réalise beaucoup d'essais matières, je ne peux pas faire une fluo X en prestation à chaque fois !
Mais merci quand même je vais pouvoir déjà voir les % des matières dont j'ai déjà la Fluo X!
Oui c'est vrai, vous parliez pour les métaux. Je disais juste que c'était interdit car je me suis cassé la tête à chercher les différents stabilisants que le PVC pouvait avoir et d'essayer de recouper toutes les analyses faites sur la matière pour retrouver les stabilisants que j'avais !

[ecolami]

Bonjour,
Si tu as vraiment un besoin régulier d'analyses RAPIDES la Fluorescence X est une trés bonne solution.
Avec un spectro IRTF (infra-rouge a transformée de fourrier) je ne sais pas si ce serait aussi bien: je crains qu'il y ait des interférences parce qu'il faudrait cibler un signal du CHLORE dans le spectre.

[invite461ecf36]

Rebonjour ecolami,
J'ai un autre problème qui se pose maintenant: j'ai déterminé le pourcentage de PVC grâce au chlore comme vous me l'aviez conseillé et j’obtiens 39%. Mais après je ne peux pas déterminer le % de PVAc juste en faisant une soustraction à cause du fait qu'il y a des additifs.
Votre calcul marche pour le PVC (en partant du principe que le % de chlore est proportionnel au % de PVC). J'ai pensé faire de même en partant non pas du chlore (qui caractérise le PVC) mais en partant de l'oxygène pour le PVAc. Le % d'oxygène pour le PVAc (C4H6O2) est de 37,17 % (source wikipédia). Ma fluo X me montre 10% d'oxygène ce qui donne environ 26,9% dans le composé (avec une règle de 3).

Ce qui fait donc au final, 39% de PVC et 26.9% de PVAc donc 34.1% d'additifs ce qui me semble beaucoup non?
Après je me dis que si j'ai des additifs comme des charges du style de la craie (CaCO3), le pourcentage de PVAc est faussé car le pourcentage d'oxygène mesuré par fluo X est représentatif de plusieurs composé et pas seulement du PVAc.

Tout ça pour conclure que pour calculer le % de PVC je suis d'accord avec vous car je n'ai pas trouvé d'autres composés qui pouvaient venir faussé ce calcul à contrario pour déterminer le PVAc je suis toujours dans le flou à cause des additifs qui ont les mêmes composés.

Pour l'IRTF, je sais qu'elle a été réalisée en prestation et que le laboratoire a juste conclu que c'était bien un copolymère.

[moco]

Je réponds à la question que me pose R.. à 08 h 18.

La neutralisation de NaOH par HNO3 peut se faire en contrôlant avec un papier pH. Mais on peut aussi rajouter un excès de HNO3. Un excès ne nuit pas.

[ecolami]

Bonsoir,
Une chose m'étonne beaucoup l'oxygène Ne PEUT PAS être dosé en Fluo-X. L'atome est trop petit. J'ai bien précise que c'est à partir du sodium que l'on peut employer la Fluo-X.
Voir https://fr.wikipedia.org/wiki/Spectr...ts_l.C3.A9gers
De plus l'énoncé du problème indique

la matière utilisée a des adjuvants mais leur pourcentage est négligeable (0.5%) pour la qualification de la matière.

Donc le taux de Chlore qui a été trouvé permet avec une trés bonne approximation de calculer la teneur en PVC d'abord, puis par déduction celle de l'Acétate de polyvinyle.
J'ai utilisé longtemps la Fluo-X en analyse de routine pour les halogènes (hors fluor, trop petit) et ça fonctionne trés bien.

[invite461ecf36]

Grâce au calcul du PVC je me suis rendu compte que mon identification n'était surement pas bonne.
Je me suis dis que les pourcentages de carbone, d'hydrogène, d'oxygène et de chlore (sur la fluo X) correspondaient seulement aux composés du copolymère. Quand on les additionne on a 99,5% environ donc j'en ai déduit que le reste (les 0.5%) était des additifs.
En revenant à ce que je disais sur le fait que des additifs pouvaient par exemple avoir aussi de l'oxygène, ça me fausse tout..
La seule chose qui me semble bonne est la teneur en PVC car c'est le seule composé chloré.

[invite461ecf36]

Grâce au calcul du PVC je me suis rendu compte que mon identification n'était surement pas bonne.
Je me suis dis que les pourcentages de carbone, d'hydrogène, d'oxygène et de chlore (sur la fluo X) correspondaient seulement aux composés du copolymère. Quand on les additionne on a 99,5% environ donc j'en ai déduit que le reste (les 0.5%) était des additifs.
En revenant à ce que je disais sur le fait que des additifs pouvaient par exemple avoir aussi de l'oxygène, ça me fausse tout..
La seule chose qui me semble bonne est la teneur en PVC car c'est le seule composé chloré.

[ecolami]

Bonsoir,
Une chose m'étonne beaucoup l'oxygène Ne PEUT PAS être dosé en Fluo-X. L'atome est trop petit. J'ai bien précise que c'est à partir du sodium que l'on peut employer la Fluo-X.
Voir https://fr.wikipedia.org/wiki/Spectr...ts_l.C3.A9gers
De plus l'énoncé du problème indique

Donc le taux de Chlore qui a été trouvé permet avec une trés bonne approximation de calculer la teneur en PVC d'abord, puis par déduction celle de l'Acétate de polyvinyle.
J'ai utilisé longtemps la Fluo-X en analyse de routine pour les halogènes (hors fluor, trop petit) et ça fonctionne trés bien.

Erratum:
J'ai trouvé des informations qui expliquent que certains appareils de FLUO-X travaillant sous vide peuvent doser les atomes léger avec une précision diminuant avec la taille de l'atome.
Les appareils que j'ai employé 1°a source radioactive et a l'air libre, puis 2° a Rayons X sont limités et n'analysent qu'à partir du sodium.

[invite461ecf36]

Bonjour moco,

D'accord j'en prends bonne note!
Je vais analyser et voir si je peux mettre en place une analyse par combustion pour mon contrôle matière!

Merci bien!