FR2890075A1 - Procede d'hydrosilylation - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne un procédé d'hydrosilylation consistant à mélanger un polymère de base insaturé, un composé silane et un catalyseur d'hydrosilylation au platine.L'invention est remarquable en ce que le catalyseur d'hydrosilylation est constitué par un mélange maître composé d'une matrice polymère dans laquelle est dispersé du platine solide.

Description

PROCEDE D'HYDROSILYLATION
La présente invention concerne un procédé d'hydrosilylation qui est notamment destiné à la préparation d'une composition polymérique réticulable.
L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, dans le domaine des matériaux d'isolation et/ou de gainage des câbles d'énergie et/ou de télécommunication, y compris les câbles à fibres optiques.
L'hydrosilylation est un procédé de greffage qui est aujourd'hui largement employé, notamment dans la fabrication des silicones. Il consiste schématiquement à greffer un composé silane sur un polymère insaturé, avec pour objectif l'obtention d'une composition polymérique potentiellement réticulable.
Quoi qu'il en soit, une hydrosilylation s'effectue généralement en mélangeant un polymère insaturé avec un composé silane, le tout en présence d'un catalyseur d'hydrosilylation à base de platine. Dans la pratique, le polymère est habituellement utilisé sous forme solide, tandis que le composé silane et le catalyseur au platine sont communément employés sous forme liquide.
Ce type de procédé présente toutefois l'inconvénient d'être difficilement transposable au domaine de la câblerie, étant donné que les substances utilisées dans la formulation se présentent majoritairement sous forme liquide. En effet, les équipements de fabrication de câbles, et notamment les extrudeuses, sont généralement adaptés pour être alimentés puis fonctionner essentiellement avec des matières purement solides.
Un tel procédé d'hydrosilylation a également pour désavantage d'être extrêmement onéreux, en raison principalement du coût intrinsèque du catalyseur au platine liquide. Ceci est d'autant plus vrai que le catalyseur en question doit nécessairement être employé en grande quantité pour obtenir des résultats un tant soit peu homogènes.
Aussi le problème technique à résoudre par l'objet de la présente invention, est de proposer un procédé d'hydrosilylation consistant à mélanger un polymère de base insaturé, un composé silane et un catalyseur d'hydrosilylation au platine, procédé d'hydrosilylation qui permettrait d'éviter les problèmes de l'état de la technique en offrant notamment une adéquation optimale avec les moyens de production de la câblerie, tout en étant sensiblement moins onéreux.
La solution au problème technique posé consiste, selon la présente invention, en ce que le catalyseur d'hydrosilylation est constitué par un mélange maître composé d'une matrice polymère dans laquelle est dispersé du platine solide.
Il est entendu que le polymère insaturé de base peut à priori être de toute nature connue, et notamment une oléfine. De manière analogue, le composé silane concerne très généralement tout substance dotée de liaisons silicium-hydrogène Si-H.
L'invention telle qu'ainsi définie présente l'avantage d'être parfaitement compatible avec les équipements de fabrication de câbles existants, et notamment les extrudeuses. En effet, pour peu que le composé silane généralement liquide soit préalablement amalgamé avec le polymère insaturé classiquement solide, il est possible de réaliser le mélange avec le catalyseur au platine, avec des matières qui sont totalement solides au départ. Le fait de pouvoir mettre en oeuvre l'invention directement avec les moyens de production de la câblerie, constitue un avantage à la fois technique et économique.
L'utilisation d'un catalyseur d'hydrosilylation sous forme de mélange maître permet en outre une meilleure dispersion du platine au sein du mélange, d'où une efficacité notablement plus importante. A effet équivalent, il est par conséquent possible d'employer sensiblement moins de catalyseur, ce qui implique un gain significatif en terme de coût.
Une autre conséquence de la diminution du taux de platine dans le mélange global, réside dans la préservation des propriétés électriques du matériau final; ces dernières n'étant alors quasiment pas altérées par la présence du métal conducteur.
Enfin, le conditionnement du platine sous forme de mélange maître permet de doser précisément la quantité de catalyseur réellement nécessaire, ce qui s'avère fondamental dans le cadre de l'invention étant donné que sa concentration finale doit être de l'ordre de seulement quelques ppm ou parties par million.
Selon une particularité de l'invention, la matrice polymère du mélange maître est choisie parmi le groupe des polyoléfines, des copolymères de polyoléfines, ou un quelconque mélange de ces composants.
De manière particulièrement avantageuse, la nature de la matrice polymère du mélange maître est identique à celle du polymère de base insaturé. Cette caractéristique permet de ne pas modifier les propriétés mécaniques, diélectriques et de tenue au vieillissement du matériau final.
Selon une autre particularité de l'invention, le platine solide du mélange maître est constitué par de l'acide hexachloroplatinique.
Conformément à une autre caractéristique avantageuse de l'invention, la teneur en platine solide est comprise entre 12 et 40 ppm, et de préférence entre 12 et 15 ppm.
De manière particulièrement avantageuse, la teneur en catalyseur d'hydrosilylation est comprise entre 3 et 4% par rapport à la quantité totale de polymère de base insaturé.
Selon une autre particularité de l'invention, le composé silane est un polyhydrosiloxane, et notamment un polyméthylsiloxane.
Conformément à une autre caractéristique avantageuse de l'invention, la teneur en composé silane est comprise entre 1 et 8% par rapport à la quantité totale de polymère de base insaturé, et de préférence entre 1 et 3%.
Selon une autre particularité de l'invention, le procédé de réticulation est mis en oeuvre à une température qui est comprise entre 100 et 125 C.
L'invention concerne également tout câble d'énergie et/ou de télécommunication comportant au moins un élément conducteur s'étendant à l'intérieur d'au moins un élément isolant, et dans lequel au moins un élément isolant est réalisé en un matériau réticulé suivant un procédé d'hydrosilylation tel que précédemment décrit.
L'invention est en outre relative à tout câble d'énergie et/ou de télécommunication doté d'au moins un élément conducteur s'étendant à l'intérieur d'au moins un élément isolant, et pourvu en outre d'au moins une gaine réalisée en un matériau réticulé suivant un procédé d'hydrosilylation tel que précédemment décrit.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre et qui est donné à titre d'exemple illustratif et nullement limitatif.
Préparation du mélange maître La matrice polymère composant le mélange maître est ici constituée de terpolymère d'éthylène propylène norbornène.
Le catalyseur d'hydrosilylation à base de platine se présente quant à lui sous la forme d'un acide hexachloroplatinique de formule H2PtC16, xH2O, et comportant 41,88 d'élément platine pur.
Une première préparation A est élaborée en incorporant 1g d'acide hexachloroplatinique dans 36g de polymère, c'est-à-dire conformément à une proportion de 36 parties en masse de polymère pour 1 partie en masse de catalyseur.
Concrètement, cette opération est réalisée dans un mélangeur interne afin de garantir une bonne dispersion du catalyseur d'hydrosilylation au sein de la matrice polymère. La température appliquée est légèrement supérieure à la température de fusion du terpolymère d'éthylène propylène norbornène, soit 110 C.
La préparation A ainsi obtenue contient alors 1,1319% de platine pur. Cette teneur s'avérant encore trop importante pour l'application visée, il est procédé à une nouvelle opération de dilution.
Une seconde préparation B est donc élaborée à partir d'lg de la préparation A et de 36g de terpolymère, conformément à une proportion analogue à celle du premier mélange, c'est-à-dire 36 parties en masse de polymère pour 1 partie en masse de préparation A. Cette seconde opération se déroule logiquement suivant les mêmes conditions que celles précédemment décrites. Une teneur en platine actif de 0,0306% est alors obtenue pour cette préparation B qui forme ainsi avantageusement un mélange maître conforme à l'invention, c'est-à-dire utilisable en tant que catalyseur d'hydrosilylation.
Préparation du matériau isolant Dans un mélangeur interne maintenu à 110 C, sont tout d'abord incorporés 90 parties en masse d'un polymère de base qui est dans cet exemple avantageusement identique à celui du mélange maître, c'est-à-dire du terpolymère d'éthylène propylène norbornène.
Une fois le polymère fondu, on procède ensuite à l'incorporation du composé silane qui se présente ici sous la forme d'un mélange de deux constituants.
C'est ainsi que sont ajoutés, d'une part, 3 parties en masse d'un polyméthylhydrosiloxane doté de groupements -SiH- le long de la chaîne, et d'autre part, 3 parties en masse d'un polyméthylhydrosiloxane pourvu de groupements -SiH2 en bout de chaîne.
Le catalyseur d'hydrosilylation est incorporé à son tour, sous la forme de 4 parties en masse de mélange maître, en l'occurrence de préparation B. L'opération de mélange s'effectue à une température de 125 C et pendant une durée de 2 minutes.
Le mélange ainsi obtenu est alors placé à l'air ambiant. Une autoréticulation du matériau correspondant intervient alors dans un délai de 4 jours.

Claims (11)

REVENDICATIONS
1. Procédé d'hydrosilylation consistant à mélanger un polymère de base insaturé, un composé silane et un catalyseur d'hydrosilylation au platine, caractérisé en ce que le catalyseur d'hydrosilylation est constitué par un mélange maître composé d'une matrice polymère dans laquelle est dispersé du platine solide.
2. Procédé de réticulation selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matrice polymère du mélange maître est choisie parmi les polyoléfines et leurs copolymères, ou un quelconque mélange de ces composants.
3. Procédé de réticulation selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la matrice polymère du mélange maître et le polymère de base insaturé sont de nature identique.
4. Procédé de réticulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le platine solide du mélange maître est constitué par de l'acide hexachloroplatinique.
5. Procédé de réticulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la teneur en platine solide est comprise entre 12 et 40 ppm, et de préférence entre 12 et 15 ppm.
6. Procédé de réticulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la teneur en catalyseur d'hydrosilylation est comprise entre 3 et 4% par rapport à la quantité totale de polymère de base insaturé.
7. Procédé de réticulation selon l'une quelconque 5 des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le composé silane est un polyhydrosiloxane.
8. Procédé de réticulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la teneur en composé silane est comprise entre 1 et 8% par rapport à la quantité totale de polymère de base insaturé, et de préférence entre 1 et 3%.
9. Procédé de réticulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre à une température comprise entre 100 et 125 C.
10. Câble comportant au moins un élément conducteur s'étendant à l'intérieur d'au moins un élément isolant, caractérisé en ce qu'au moins un élément isolant est réalisé en un matériau réticulé suivant un procédé d'hydrosilylation conforme à l'une quelconque des revendications précédentes.
11. Câble comportant au moins un élément conducteur s'étendant à l'intérieur d'au moins un élément isolant, caractérisé en ce qu'il comporte en outre au moins une gaine réalisée en un matériau réticulé suivant un procédé d'hydrosilylation conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 9.
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