| Titre : | Les Polymères Solides : amorphes, élastomères, semi-cristallins propriétés microscopiques et macroscopiques |
| Auteurs : | Rault Jacques, Auteur |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Editeur : | Toulouse : Cépaduès-éditions, 2002 |
| ISBN/ISSN/EAN : | 978-2-85428-554-3 |
| Format : | 1 vol. (254 p.) / couv. ill. en coul / 20 cm |
| Langues: | Français |
| Langues originales: | Français |
| Index. décimale : | [Dewey] [E]547.7 |
| Résumé : |
Le principal objectif de cet ouvrage est d'apporter aux ingénieurs et étudiants une description des propriétés microscopiques et macroscopiques des polymères solides et d'expliquer les relations entre les propriétés mécaniques et la microstructure de ces matériaux. Les deux premiers chapitres rappellent les différentes classes de polymères synthétiques et naturels et le troisième aborde sommairement l'état d'enchevêtrement des polymères fondus, qui subsistent dans l'état solide. Les chapitres 4 à 6 décrivent les propriétés microscopiques des polymères caoutchoutiques, vitreux et semi cristallins : configuration des chaînes, fréquences et temps caractéristiques des mouvements moléculaires, énergies d'activation, morphologie. La loi de WLF (loi de Vogel des amorphes) est interprétée dans le cadre d'un modèle de mouvements coopératifs. Le 7e chapitre résume les propriétés aux temps courts (module, striction, résilience). La contrainte au seuil de plasticité et le critère de Mohr-Coulomb sont interprétés dans le cadre de la loi de compensation. Le 8e chapitre est consacré aux lois de comportement aux temps longs essentiellement des amorphes. Les expériences de vieillissement physique (fluage, résistance à l'impact, densité) de Struik et de Kovacs sont résumées et interprétées dans le cadre de la loi de WLF. Le 9e chapitre aborde les propriétés ultimes des polymères : les ruptures fragile et ductile, la rupture thermique en déformation cyclique. La formation de micro craquelures dans les amorphes et semi cristallins est sommairement décrite. Des annexes donnent des listes des principaux polymères et de leurs acronymes, des températures de fusion et de transition vitreuse ainsi que des différentes énergies, longueurs et fréquences caractéristiques. |
| Sommaire : |
I Les polymères synthétiques 1 1 Production 1 2 Les grandes familles de polymères. 4 2.1 Les semi-cristallins. 4 2.2 Les amorphes. 8 2.3 Les élastomères. 10 2.4 Les thermo-durs. 12 3 Conclusion 12 4 Références 14 II Les polymères naturels semi-cristallins 15 1 Les polysaccharides 16 2 Les latex 18 3 Les polyesters 18 4 Les polypeptides 19 5 Les acides nucléiques 21 6 Conclusion 22 7 Références 24 HI L'état tondu 25 1 Les enchevêtrements 25 1.1 Effet sur le module 27 I.2 Effet sur la viscosité 29 1 .3 Possible définition des enchevêtrements 30 2 Viscosité et procédés de mise en oeuvre 31 3 Relation entre le fondu et le solide 32 4 Dynamique des chaînes : les temps longs caractéristiques 35 4.1 Régime de Rouse 36 4.2 Modèle stochastique de la dynamique des chaînes 37 4.3 Comparaison avec l'expérience 38 4.4 Modèle de reptation 39 5 Conclusion 40 6 Références 42 IV L'état caoutchoutique 43 1 Définition 43 2 Théorie de l'élasticité 44 3 Relation de Mooney et Rivlin : 50 4 Élasticité aux grandes déformations 52 5 Gonflement des élastomères 53 5.1. Gonflement à l'équilibre 53 5.2. Déformation des élastomères gonflés 54 6 Propriétés ultimes des élastomères 55 6.1. Allongement à la rupture 55 6.2. Comparaison entre hystérèse et énergie de rupture 57 7 Les caoutchoucs chargés : les effets Mullins et Payne 57 8 Résistance au pelage et à la fatigue 60 9 Propriétés des copolymères élastomères semi-cristallins 60 10 Les différents élastomères 62 11 Références 65 V L'état vitreux 67 1 Propriétés thermodynamiques et cinétiques 67 1.1 Définition de la transition vitreuse et du volume libre 67 1.2 Propriétés thermodynamiques 69 1.3 Effet de la pression sur la température vitreuse 72 2 Mesure de Tg 72 2.1 Spectroscopies mécanique et diélectrique 73 2.2 Mesure enthalpique 76 2.3 Artefacts intervenant dans la mesure de Tg 76 3 Relation entre la structure du polymère et Tg 78 3.1 Effet des longueurs de chaînes, Effet de la réticulation 78 3.2 Effet intra-chaînes isomérie de rotation 78 3.3 Effets inter-moléculaires 79 3.4 Effet de la tacticité 81 3.5 Relation entre Tg et énergie de cohésion 81 4. La plastification 82 4.1 Lois de Fox et Gordon et al 82 4.2 Effet de régulation de la Tg par cristallisation du solvant 83 5. La Tg dans les semi-cristallins 85 5.1 Relation entre Tm et Tg 85 5.2 Effet de la cristallinité sur la Tg 85 6 Viscoélasticité au-dessus de Tg 87 6.1 Viscosité : la loi de WLF 87 6.2 Courbe maîtresse du module et de la complaisance 88 7 Viscoélasticité au-dessous de Tg 90 7.1 Aspect liquide des polymères en-dessous de Tg 90 7.2 Approche de Rusch de la viscoélasticité en dessous de Tg 92 7.3 Approche de Nanzai 94 7.4 Les modèles mécaniques de la transition a 95 8. Origine de la loi de WLF 97 8.1 Propriétés de la transition a 97 8.2 Origine moléculaire de la loi de VFT (Vogel-Fulcher-Tamann) 100 9 Les transitions sous-vitreuses 102 9.1 Origine moléculaire des transitions secondaires 102 9.2 Le pic (ide l'eau dans les polymères 103 9.3 Propriétés de la transition 3 intrinsèque aux polymères. 104 9.4 La transition liquide-liquide Tu 10 Tg et dynamique des chaînes dans les polymères confinés 110 11 Conclusion 111 12 Références 113 VI L'état semi-cristallin 115 1 Morphologie des polymères semi-cristallins 116 1 Morphologie des polymères semi-cristallins 117 2 Nature des polymères cristallisables. 118 3 Conformation des chaînes dans le cristal. 119 4 Structure des cristallites 120 5 Cinétique de cristallisation 122 5.1 Aspect phénoménologique de la croissance sphérulitique 122 5.2 Nucléation 125 5.3 La loi d'Avrami 128 5.4 Les théories cinétiques de cristallisation. 129 5.5 Mesure de la cristallinité 131 6 Mouvements et fréquences caractéristiques 133 6.1 Mouvements ac 133 6.2 Mouvements g 136 7 Fusion des polymères 136 8 Les lois d'échelle de la morphologie 138 8.1 Conformation globale des chaînes (Régie 1) 138 8.2 Epaisseur des cristallites (Règle 2) 139 8.3 Longues périodes dans les matériaux à chaînes linéaire (règle3) 139 8.4 Conséquence de la loi de corrélation (Règle 4) 140 8.5 Désordre de l'arrangement lamellaire (Règle 5) 143 9 Equivalence entre recuit et cristallisation 143 9.1 Recuit et transition ac 143 9.2 Processus de cristallisation 145 10 Recuit des polymères orientés 145 11 Conclusion 147 12 Références 148 VII Lois de comportement aux temps courts 151 1 Comparaison entre amorphes, semi-cristallins et élastomères. 151 2 Le module 152 2.1. Polymères isotropes 152 2.2. Polymères orientés 1 3 Le seuil de plasticité 157 3.1 Propriétés générales du seuil de plasticité 157 3.2 Modèle de la striction : La loi de compensation 160 3.3 Conclusion 166 4 Cavitation et bandes de cisaillement 166 5 Transition ductile-fragile en fonction de la température 168 6 Résistance à l'impact 170 7 Influence de la masse moléculaire sur les propriétés mécaniques 171 8 Conclusion 172 9 Références 173 VIII Lois de comportement aux temps longs : 175 Le vieillissement physique 1 Densification 175 1.1 Les amorphes 175 1.2 Différence entre amorphes et semi-cristallins 179 2 La relaxation structurale 179 3 Le fluage 185 3.1 Loi en exponentielle étirée 185 3.2 Relation entre le fluage et la densification 189 3.3 Effet de la contrainte 192 3.4 Fluage aux temps très longs, supérieurs au temps de vieillissement 193 4 Influence du vieillissement sur la résistance à l'impact 195 4.1 Résistance à l'impact 195 4.2 Rupture 196 5 Origine des lois de vieillissement 196 5.1 Notion de température équivalente 197 5.2 Relaxation d'enthalpie 199 5.3 Exposant de Kohlrausch du fluage 199 5.4 Coefficient de g de Struik 199 5.5 Effets non-linéaires 200 7 Conclusion 201 8 Références 202 IX Fracture et fatigue 205 1 Rupture des polymères isotropes par fluage 205 1.1 Les ruptures fragile et ductile 205 1.2 Effet de la densité de branchement dans le PE 207 1.3 Effet du recuit et de la vitesse de refroidissement 209 2 Rupture des fibres par fluage 211 2.1 Aspect hétérogène des déformations 211 2.2 Morphologie des micro-craquelures ou "crazes" 212 2.3 Relation entre la forme des crazes et celles des entailles 216 2.4 Effet de la température sur la concentration de crazes 218 2.5 Processus de formation des crazes 219 2.6 Crazes et ruptures 222 2.7 Guérison des crazes 222 2.8 Temps de rupture des chaînes étirées 223 2.8 Conclusion 224 3 Rupture par fatigue 224 3.1 Effets thermiques lors des déformations non cycliques 225 3.2 La rupture thermique 226 3.3 Fatigue mécanique 231 3.4 Analogie entre rupture en fluage et en fatigue mécanique 237 3.5 Analogie avec la fatigue des élastomères cristallisables 239 3.6 Faciès de rupture en fatigue (DGB) 240 3.7 Rupture des fibres 241 4 Conclusion 242 5 Références 243 X Annexes 245 1 Noms et acronymes des principaux polymères 245 2 Températures et enthalpie de fusion des semi cristallins 248 3 Les énergies caractéristiques 249 4 Les longueurs caractéristiques 250 5 Les fréquences et temps caractéristiques 251 6 Les températures caractéristiques 252 7 Les unités 253 9 Correspondance entre les unités d'énergie 254 |
| Type de document : | Livres |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut |
|---|---|---|---|
| CH/251 | Livre | bibliothèque sciences exactes | Consultable |
Les abonnés qui ont emprunté ce document ont également emprunté :
| Électrochimie | Fabre, Paul-Louis |
| Matières plastiques | Carrega, Marc |
| بنية المادة | حسين, عبد الرحيم |
| Chimie et Physicochimie des Polymères | Fontanille, Michel |
| Techniques expérimentales en chimie | Bernard, Anne Sophie |
