Polymères à l'état solide

1. Polymères à l'état solide Etat solide

2. PLAN GENERAL • Introduction générale • État vitreux • État cristallin • État caoutchoutique. Élastomères Etat solide

3. Ouvrages de référence • Initiation à la chimie et à la physico-chimie des • polymères GFP • Volumes 2, 8 (méthodes de caractérisation structurale), • 10 et 17 • Introduction to polymers • R.J. Young P.A. Lovell • Chapman & Hall • Traité des matériaux • Presses polytechniques et universitaires romandes • Volumes 1 et 14 Etat solide

4. Ouvrages de référence (suite) • De la macromolécule au matériau polymère • J. L Halary, F. Lauprêtre • Belin • Voyage au cœur de la matière plastique • A. Boudet • CNRS Éditions • Physique des polymères tome I • P. Combette, I. Ernoult • Hermann Éditeurs Etat solide

5. Ouvrages de référence (suite) • Introduction à la physique des polymères • S. Etienne, L. David • Dunod • Introduction to Physical Polymer Science • L.H. Sperling • Wiley 2006 • Atlas of polymer morphology • A. E. Woodward • C. Hanser Publishers 1989 Etat solide

6. Introduction générale 1.1. Matériaux 1.2. Considérations générales sur l'état solide 1.3. État caoutchoutique 1.4. Matériaux semicristallins 1.5. Systèmes mono / multiphasés 1. Introduction générale

7. Introduction générale 1.1. Matériaux → Définition : matériau matière + fonction Matériau = matière qui sert à fabriquer les objets utiles à l'humanité 1. Introduction générale

8. Remarque : ne pas confondre le matériau et l'outil cuir fibre végétale bois pierre os corne 1. Introduction générale

9. Surtout à l'état solide (liquide ou gaz pour mise en forme) Exceptions : • liquides dans les thermomètres • cristaux liquides (afficheurs) • gaz dans les tubes lumineux ("néon") 1. Introduction générale

10. 1.2. Considérations générales sur l'état solide solidification → Solide Liquide T → liquéfaction Phases condensées (molécules au contact) 1. Introduction générale

11. 1. Introduction générale

12. 1. Introduction générale

13. Fonctions de distribution radiale : probabilité de trouver une molécule à la distance d Gaz P(d) 1 0 d d0 dm 1. Introduction générale

14. Cristal P(d) 1 0 d a Liquide ou verre P(d) 1 0 d a 1. Introduction générale

15. T T CRISTAL : fusion Tf cristal liquide Tc cristallisation VERRE : liquéfaction Tg verre liquide vitrification Transition vitreuse 1. Introduction générale

16. Comparaison cristal / verre 1. Introduction générale

17. 1. Introduction générale

18. 1. Introduction générale

19. Ordre et désordre dans les polymères révélés par diffraction des rayons X Polymère (semi)cristallin Polymère amorphe 1. Introduction générale

20. Transition vitreuse → changement de capacité calorifique • Volume : figure Comparaison fusion - cristallisation / transition vitreuse • Température : Fusion / Cristallisation : Tf / Tc → bien définie (0,1 °C) Transition vitreuse : Tg → mal définie (5 °C) • Thermique : Fusion → endothermique Cristallisation → exothermique 1. Introduction générale

21. V liquide liquide surfondu verre cristal Tc Tg' Tg T 1. Introduction générale

22. T 1.3. État caoutchoutique Particularité des matériaux macromoléculaires liquide vrai verre état caoutchoutique Tg zone d'écoulement mobilité locale du liquide État caoutchoutique absence d'écoulement enchevêtrements 1. Introduction générale

23. T zone d'écoulement Liquide visqueux État caoutchoutique Transition vitreuse Solide vitreux M Me 1. Introduction générale

24. T 1.4. Matériaux semicristallins cristal et verre cœxistent cristal + liquide cristal + verre liquide Tf Tg Tg < Tf cohésion verre < cohésion cristal Exemple : PE Tg = -100°C Tf = + 130°C 1. Introduction générale

25. Paramètre fondamental dans les matériaux semicristallins : taux de cristallinité  défini en masse ou en volume  a une très forte influence sur les propriétés Exemples : transparence, propriétés mécaniques 1. Introduction générale

26. 200 L T PEBD 100 500 1000 L 300 T 200 Contrainte (kg/m2) PEHD 100 1000 500 Allongement (%) 1. Introduction générale

27. 0 <  (%) < 100 Gamme de variation de  : Sur l'ensemble des polymères : toujours inférieur à 100 % • Certains polymères ne peuvent pas cristalliser :  = 0 transparents, ex. PMMA, PS, PC • Certains polymères peuvent cristalliser :  dépend des conditions de cristallisation refroidissement rapide  faible ex. PET refroidissement lent  élevé 1. Introduction générale

28. 1.5. Systèmes mono / multiphasés • Matériaux polymères monophasés Polymère pur + additifs de formulation = matière plastique homopolymère copolymère statistique • Matériaux polymères multiphasés polymère - polymère Systèmes composites polymère – phase minérale 1. Introduction générale

29. Remarque : thermoplastique non réticulé polymère thermodurci réticulé 1. Introduction générale