Transport Properties of Gases in Polymers: Experimental Methods

Méthodes de mesure des coefficients de transport de gaz dans les polymères

Institut Français du Pétrole

Corresponding author: bruno. flaconneche@ifp. fr

Abstract

The permeability of gases in polymers is a property inherent to their structure, which results, firstly, from the absorption of fluids by the material, then, from the diffusion of these products through the polymer matrix. The capacity of a gas to cross more or less fast a material can be used in numerous industrial domains. For example, polymers of low permeability are looked for in domains as different as the oil production, the food packaging or the automotive industry. For oil applications, the main function of polymers is to ensure the leakproof of pipes for example. In that case, materials are in contact of gas at high temperature and high pressure. As the information concerning the gases transport coefficients in these extreme conditions was not available in literature, devices able to give access to these properties were developed. In this paper, the methods for obtaining the transport coefficients and a brief bibliographical review of the various existing experimental techniques are presented. Then, the various experimental devices developed are described in detail.

Résumé

La perméabilité aux gaz des polymères est une propriété inhérente à leur structure, qui résulte de la solubilisation des fluides dans la matière, puis de la diffusion de ces produits à travers la matrice polymère. L'aptitude d'un gaz à pouvoir traverser plus ou moins rapidement un matériau peut être mise à profit dans de nombreux domaines industriels. Des polymères très peu perméables sont par exemple recherchés dans des domaines aussi divers que la production pétrolière, l'emballage alimentaire ou le domaine automobile. Dans les applications pétrolières, la fonction principale des polymères est d'assurer l'étanchéité des structures telles que les conduites. Dans ce cas, les matériaux sont au contact de gaz à haute température et sous forte pression et les informations concernant les coefficients de transport dans ces conditions extrêmes ne sont généralement pas disponibles dans la littérature. C'est pourquoi certains appareillages susceptibles de donner accès à ces valeurs ont été développés. Après quelques rappels théoriques des méthodes de calcul pour l'obtention des coefficients de transport et une brève revue bibliographique des différentes techniques expérimentales existantes, les différents montages expérimentaux étudiés sont décrits précisément.