Comment le DOP affecte les propriétés du PVC souple

Le DOP abaisse la température de transition vitreuse du PVC, et par conséquent sa dureté, sa résistance à la traction, son module d'élasticité et sa viscosité à l'état fondu, tandis que l'allongement à la rupture, la résistance aux chocs et la flexibilité à basse température augmentent avec la charge. Ses molécules s'insèrent entre les chaînes de PVC dans les régions amorphes et affaiblissent les forces d'attraction entre elles, ce qui permet aux chaînes de se déplacer à des températures plus basses. C'est ainsi que les plastifiants confèrent leur flexibilité au PVC, et le DOP est un plastifiant à usage général.

La permanence et l'isolation se dégradent. Le composé perd lentement du degré de polymérisation (DOP) par évaporation et migration, et les pertes diélectriques augmentent.

Propriétés mécaniques

Dureté

La dureté augmente à peine jusqu'à environ 10 phr de DOP, puis diminue régulièrement à mesure que la charge augmente. Selon les données compilées par les producteurs, un composé à 50 phr de DOP atteint une dureté Shore A de 80 ; dans une autre compilation, un composé à 67 phr affiche une dureté de 69.

Le DOP est généralement utilisé comme référence pour l'efficacité de plastification . Dans les données relatives à 50 phr, le DINP atteint une dureté Shore A de 84 contre 80 pour le DOP ; un composé à base de DINP nécessite donc une quantité plus importante (en phr) pour atteindre la même dureté.

Résistance à la traction

La résistance à la traction diminue avec l'augmentation de la charge en DOP, après une légère hausse aux faibles charges. Dans une étude portant sur trois qualités de PVC, elle a atteint un pic entre 5 et 10 phr, puis a chuté brutalement aux alentours de 20 phr.

Le PVC non plastifié présente une résistance à la traction de 40 à 70 MPa ; une étude de 2020 a mesuré une résistance à la traction de 17.7 MPa pour un composé contenant 40 phr de DOP. Le module de Young diminue avec la résistance à la traction.

Allongement à la rupture

L'allongement à la rupture reste proche de celui du PVC rigide jusqu'à environ 10 phr de DOP, puis augmente brusquement à partir de 20 phr et continue de croître de façon quasi linéaire avec la charge. Les valeurs ci-dessous correspondent aux moyennes de la même étude portant sur trois grades, tous systèmes de stabilisation confondus.

La résistance aux chocs

Une faible quantité de DOP peut rendre le PVC plus cassant, un phénomène appelé antiplastification ; la résistance aux chocs n'augmente que lorsque la charge est suffisamment élevée pour rendre le composé flexible. Dans une étude portant sur des mélanges PVC/PMMA , cette résistance a augmenté jusqu'à 30 % de DOP en poids de PVC, et à 50 %, les échantillons ne se sont plus rompus.

Propriétés thermiques

Température de transition vitreuse

Le DOP abaisse la température de transition vitreuse d'environ 2.45 °C par pour cent massique dans le composé, la faisant passer de près de 80 °C pour le PVC non plastifié. Ce taux est issu d'une analyse thermomécanique dynamique (ATMD), sans plage de concentration spécifiée.

La lecture dépend également de la méthode de test. Dans une étude de 2022 , un composé DOP à 50 phr a montré sa transition vitreuse à −50.5 °C par DSC et à environ −10 °C par le pic tan δ du DMA, soit un écart d'environ 40 °C.

Flexibilité à basse température

L'augmentation de la teneur en DOP abaisse la température de flexion à froid ainsi que la Tg, mais à dureté égale, le DOP confère au composé une rigidité à froid supérieure à celle d'un adipate. Un composé contenant 48 phr de DOP et 4 phr d'ESBO a atteint sa température de flexion à froid de −20 °C lors de l'essai de torsion ISO 458-1, tandis qu'un composé DOA de même dureté Shore A a atteint une température inférieure à −40 °C.

Processabilité

Le DOP diminue la viscosité à l'état fondu du PVC ainsi que la température de gélification et de fusion du composé. Par conséquent, plus la teneur en DOP est élevée, plus la température de transformation est basse. De plus, il gélifie à une température inférieure à celle des phtalates plus lourds : à 50 phr, les données compilées par les fabricants indiquent une température de gélification de 109 °C pour un composé contenant du DOP, contre 118 °C pour le DINP.

Son effet sur la stabilité thermique est mitigé : un traitement à une température plus basse apporte moins de chaleur à la résine, mais une étude de 2026 note que la mobilité supplémentaire de la chaîne tend à diminuer la stabilité thermique et que de faibles niveaux de plastifiant peuvent accélérer la déshydrochloration.

Migration et volatilité

Le DOP adhère moins bien au PVC que les phtalates plus lourds. Au fil de sa durée de vie, il s'évapore de la surface et migre vers toutes les surfaces avec lesquelles le composé entre en contact.

Lors d'une comparaison d'esters à 67 phr dans la même résine, le composé DOP a perdu 4.5 % en une journée à 87 °C sur charbon actif, contre 2.1 % pour le composé DINP. L'eau a extrait 0.01 % et le kérosène 44 %, ce qui indique que les huiles et les carburants sont les milieux dans lesquels un composé DOP perd le plus rapidement son plastifiant.

Vieillissement thermique et altération

Sous l'effet de la chaleur, un composé DOP vieillit principalement par perte de DOP. Plus la température est élevée, plus l'ester s'évapore rapidement, et le composé durcit et finit par devenir cassant.

Pour les câbles haute température , les phtalates et trimellitates plus lourds sont désormais privilégiés par rapport au DOP, car leur évaporation est bien moindre. Dans les habitacles de voiture, cette même volatilité se manifeste par la formation de buée : le DOP, en s’évaporant des garnitures chaudes, se condense sur la face interne du pare-brise.

À l'extérieur, la lumière du soleil dégrade le PVC. La résistance aux intempéries provient principalement des stabilisants et de la protection UV contenus dans le composé, bien que le choix du plastifiant ait également une incidence.

Propriétés électriques

Le DOP rend le PVC moins isolant : à mesure que la charge augmente, la constante diélectrique et les pertes diélectriques augmentent et la tension de claquage diminue.

Une étude a mesuré la constante diélectrique et tan δ selon la norme ASTM D150 à 30 kHz, et la tension de claquage selon la norme ASTM D149, à trois niveaux de DOP :