Comportement mécanique des polymères

1 Comportement m canique des polym res No lle BILLON. MINES DE PARIS - CENTRE DE MISE EN FORME DES MATERIAUX - UMR CNRS 7635. Comportement m canique des polym res G n ralit s Effet de la temp rature a) Pr sentation b) Faibles d formation Notion de transitions c) Autres caract ristiques La visco lasticit . Effet de vitesse et quivalence temps-temp rature Origine mol culaire Effet de l'architecture des cha nes Grande d formation Plasticit . MINES DE PARIS - CENTRE DE MISE EN FORME DES MATERIAUX - UMR CNRS 7635. Comportement m canique des polym res En un mot Diversit.

2 Dans les types de Comportement Dans les param tres influant - Fragiles -Ductiles - Polym re - lastiques - Formulation - Hyper lastiques - Mise en oeuvre - Visco lastiques - Sollicitation - Durcissants - Environnement - Adoucissants - Conditionnement Visco lasticit , plasticit . MINES DE PARIS - CENTRE DE MISE EN FORME DES MATERIAUX - UMR CNRS 7635. 3 grandes classes macroscopiques Un exemple: la traction uniaxiale Force Rigide - fragile Striction Ductile Caoutchoutique Allongement MINES DE PARIS - CENTRE DE MISE EN FORME DES MATERIAUX - UMR CNRS 7635.

3 Rigide fragile: Les thermodurcissables tr s r ticul s Mais aussi Tous les autres hautes vitesses, hautes pressions et basses temp ratures Les charg s fibres . Ductile: Thermoplastiques amorphes vitesse et temp rature interm diaires Thermoplastiques semi-cristallins Caoutchoutique: Thermoplastiques amorphes et les lastom res haute temp rature ou basse vitesse MINES DE PARIS - CENTRE DE MISE EN FORME DES MATERIAUX - UMR CNRS 7635. Pour une condition donn e on trouve toujours . un polym re de chaque classe Pour un polym re on trouve toujours (ou presque).

4 Une condition qui le fait rentrer dans une classe ou une autre Temp rature - Environnement Pression Vitesse - Sollicitation Mode - Formulation - Conditionnement - Mise en oeuvre MINES DE PARIS - CENTRE DE MISE EN FORME DES MATERIAUX - UMR CNRS 7635. Comportement m canique des polym res G n ralit s Effet de la temp rature a) Pr sentation b) Faibles d formation Notion de transitions c) Autres caract ristiques La visco lasticit . Effet de vitesse et quivalence temps-temp rature Origine mol culaire Effet de l'architecture des cha nes Grande d formation Plasticit.

5 MINES DE PARIS - CENTRE DE MISE EN FORME DES MATERIAUX - UMR CNRS 7635. Vitesse constante Lubrification 70 C. 20. mm 1000. 90 C. 40 mm 800. Force (N). 110 C. 600. 130 C. 400. 135 C. 200. 0 10 20 30 40 50 60. Displacement (mm) R versible ! MINES DE PARIS - CENTRE DE MISE EN FORME DES MATERIAUX - UMR CNRS 7635. Poly thyl ne t r phtalate (PET) Polycarbonate (PC) amorphe, amorphe, 0,01 s-1 0,001 s-1. 70. Contrainte (MPa). Contrainte (MPa). 200 Compression 10 -3 s-1. 60. 23 C. 50. 150 50 C. 80 C. 40 23 C 75 C 85 C 95 C. 120 C. 30 100.

6 20. 50. 10 140 C. Taux d' longation (L/L ) D formation 0 00. 2 4 6 8 10 0 1. MINES DE PARIS - CENTRE DE MISE EN FORME DES MATERIAUX - UMR CNRS 7635. Comportement m canique des polym res G n ralit s Effet de la temp rature a) Pr sentation b) Faibles d formation Notion de transitions c) Autres caract ristiques La visco lasticit . Effet de vitesse et quivalence temps-temp rature Origine mol culaire Effet de l'architecture des cha nes Grande d formation Plasticit . MINES DE PARIS - CENTRE DE MISE EN FORME DES MATERIAUX - UMR CNRS 7635.

7 Polym res amorphes solides si on regarde les modules Vitreux Vitreux Caoutchoutique Fluide fragile ductile Log(Module). Plusieurs d cades Transition sous vitreuse . lastom re Transition vitreuse . coulement Temp rature MINES DE PARIS - CENTRE DE MISE EN FORME DES MATERIAUX - UMR CNRS 7635. Polym res thermoplastiques solides Module Semi-cristallin Amorphe Transition sur vitreuse Vitreux Fragile Vitreux Ductile Caoutchoutique Fusion lastom re Transition vitreuse coulement MINES DE PARIS - CENTRE DE MISE EN FORME DES MATERIAUX - UMR CNRS 7635 Temp rature Le polypropyl ne (PP) semi cristallin.

8 Tg = -20. C, Transition 40 60 C. Fusion 160 C. 9. Module (Pa). 2 10 Contrainte (MPa). 100 50 C. 35 C. 0,001 s-1. 80 65 C. 9. 1 10 25 C. 60. 40. - 20 0 20 40. Temp rature ( C). 20. 0. 0 0,5 1 1,5 2. D formation MINES DE PARIS - CENTRE DE MISE EN FORME DES MATERIAUX - UMR CNRS 7635. Comportement tr s d pendant de la temp rature Existence de transitions qui se traduisent par une volution brutale Fragile ductile, Vitreuse et d'autres sous ou sur vitreuse La plus importante est la transition vitreuse qui s'accompagne d'un changement profond du Comportement L'amplitude des transitions d pend du polym re la transition vitreuse n'affecte que l'amorphe Moins sensible pour un polym re semi cristallin La position des transitions d pendent du polym re et de la vitesse Tg: -20 (PP), 77 (PET), 105 (PS) 140 C (PC).

9 MINES DE PARIS - CENTRE DE MISE EN FORME DES MATERIAUX - UMR CNRS 7635. Polym res thermoplastiques Module Mise en forme: extrusion, injection Mise en forme: thermoformage, soufflage D v e Semi-cristallin lopp Propri t s d'emploi e ment de mic Elastom re rostr Amorphe u ct u Vitreux re Fragile Vitreux Ductile Caoutchoutique Fusion Transition vitreuse MINES DE PARIS - CENTRE DE MISE EN FORME DES MATERIAUX - UMR CNRS 7635 Temp rature Du point de vue technologique il faut d'abord localiser les transitions Un polym re semi cristallin peut tre utilis au dessus de sa transition vitreuse Un polym re amorphe ne peut pas tre utilis au dessus de sa transition vitreuse Si on a besoin de cette grande

10 Lasticit il faut le r ticuler Ce sont les lastom res : polym res amorphes r ticul s au dessus de la transition vitreuse par d finition Un polym re semi cristallin ne peut pas tre mis en forme sur son plateau caoutchoutique (il faut entrer dans sa zone de fusion). Un polym re amorphe peut tre transform l' tat caoutchoutique MINES DE PARIS - CENTRE DE MISE EN FORME DES MATERIAUX - UMR CNRS 7635. Comportement m canique des polym res G n ralit s Effet de la temp rature a) Pr sentation b) Faibles d formation Notion de transitions c) Autres caract ristiques La visco lasticit.