Research Article

Physico-chemical durability criteria of oils and linked bio-based polymers

Critères de durabilité physico-chimique des huiles et polymères bio-sourcés associés

¹ ENSCCF, École Nationale Supérieure de Chimie de Clermont-Ferrand, 24 avenue des Landais, BP 10187, 63174 Aubière Cedex, France
² Clermont Université, ICCF, Institut de Chimie de Clermont-Ferrand, UMR CNRS 6296, 24 avenue des Landais, 63177 Aubière Cedex, France

^* Correspondence: florence.jestin@ensccf.fr

Received: 1 November 2014
Accepted: 10 November 2014

Abstract

The oxidative stability or durability is an important indicator of performance that depends on the composition of the sample. The fatty oil or polymer degradation processes have generally been established as being free radical mechanism yielding primary oxidation products. We propose to explain in detail all the analytical methods and tools used for the determination of the initial physico-chemical properties of oils and the properties in ageing conditions. Chemical titrations for acid or peroxide value, Rancimat method or thermogravimetric measurements are discussed. Accelerated ageing tools for thermal or photochemical exposures are also shown. After the assessment of oil durability, the development of new bio-based polymer with vegetable oil is tackled because of its industrial interest. It is essential to understand the long term behavior of oils and biopolymers and to assess exactly the durability which is useful to produce life cycle analysis of materials. At last we underline the advantages of a new Fourier transform infrared (FTIR) instrumentation with in-situ irradiation and gas cell to give a screening of the durability of various oils or polymers. Main durability criteria of oils and biopolymers are linked to the production of volatile organic compounds and the resistance to the oxidation process.

Résumé

La stabilité ou la durabilité oxydative est un indicateur important de performance qui dépend de la composition de l’échantillon. Les processus de dégradation d’une huile ou d’un polymère ont généralement été établis comme étant un mécanisme radicalaire conduisant à des produits d’oxydation primaires. Nous proposons de détailler tous les méthodes et outils d’analyses pour la détermination des propriétés physico-chimiques initiales d’huiles ainsi que les propriétés en conditions de vieillissement. Les dosages chimiques pour un indice d’acide ou un indice peroxyde, la méthode Rancimat ou les mesures thermogravimétriques sont discutés. Des outils de vieillissement accéléré pour exposition thermique ou photochimique sont aussi présentés. Après l’estimation de la durabilité d’une huile, le développement de nouveaux polymères bio-sourcés à partir d’huile est abordé en raison de son intérêt pour les industriels. Il est essentiel de comprendre le comportement à long terme des huiles et des biopolymères et d’estimer avec précision la durabilité, paramètre qui est utilisé pour produire l’analyse du cycle de vie de matériaux. Finalement nous soulignons les avantages d’un nouvel instrument de spectroscopie infra-rouge à transformée de Fourier (FTIR) avec une irradiation in-situ et une cellule gaz, qui donne un screening de la durabilité de différentes huiles ou polymères. Les principaux critères de durabilité des huiles et biopolymères sont associés à la production de composés organiques volatils et à la résistance par rapport au processus d’oxydation.