2019 - Prédire les diffusivités dans les polymères avec une boite de lego

2019 - Prédire les diffusivités dans les polymères avec une boite de lego

l y a des théories de la diffusion célèbres, loi de Stokes-Einstein, reptation de Pierre-Gilles de Gennes, relaxation de Rouse ou le modèle de Zimm, mais il n’y avait pas de théorie pour la diffusion de molécules plus grosses que les vides accessibles entre les segments d’un polymère thermoplastique solide (c.-à-d. quand la relaxation de la chaîne entière du polymère est impossible). En l’absence de théorie applicable pour les additifs, les monomères et oligomères à l’état solide, l’EPA et la FDA américaine puis la Commission Européenne ont avancé plusieurs modèles plus ou moins empiriques, qui ne visaient pas la prédiction (ce que l’on attend d’un modèle de prédiction), mais la surestimation des coefficients de diffusion (ce que l’on attend pour une évaluation du risque sanitaire). Ces modèles de surestimation sont incomplets, incompatibles et peu fiables. Leur usage est même déconseillé pour évaluer les performances des procédés mécaniques de recyclage des polymères, parce qu’ils sous-estiment les niveaux de contamination résiduels dans les thermoplastiques recyclés.

Résumé : La conformité de deux tiers des emballages ou des matériaux en plastiques au contact des aliments est testée par le calcul. Cette possibilité a été introduite dans la réglementation Européenne dès la directive 2002/72/CE, étendue aujourd’hui par le règlement 10/2011/CE et ses amendements successifs. L’Institut Fraunhofer (Freising, Allemagne) et l’INRA ont collaboré pour élaborer et valider une théorie générale de la diffusion permettant de prédire les diffusivités de molécules arbitraires (additifs, résidus, substances non intentionnellement ajoutées) à partir de leurs structures chimiques et des propriétés des polymères. L’approche a des applications immédiates pour l’évaluation des procédés de recyclages des polymères thermoplastiques, la reconception d’additifs (ex. plastifiants, antioxydants) présentant de plus faibles risques de migration, l’évaluation de l’exposition des consommateurs aux substances issues des emballages.

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Date de modification : 05 juillet 2023 | Date de création : 10 mars 2021 | Rédaction : UMR