Les polym res Chez com

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1 Les hauts polym res1,1 1 Introduction,1 1 1 D finition. Polym re assemblage de monom res par liaison covalente formant une cha ne macromol culaire. Haut polym re polym re de haute masse molaire cha ne macromol culaire longue i e le nombre n. est grand pour la figure suivante,monom re thyl ne polym re poly thyl ne. Mati re plastique c est par abus de langage le produit polym rique courant qui contient le haut. polym res d ventuels r sidus de catalyse et de synth se des adjuvants voire des impuret s On. d signe aussi les mati res plastiques par r sines synth tiques ou encore simplement r sines. 1 1 2 Origine des polym res, Polym res naturels cellulose caoutchouc naturel poly isopr ne vulcanisation du latex de l. silicates prot ines, Polym res artificiels ac tate de cellulose bak lite. Polym res synth tiques polychlorure de vinyle PVC polypropyl ne PP poly thyl ne PE. poly thyl ne basse densit PE BD poly thyl ne haute densit PE HD polyamide PA. polytetrafluor thyl ne PTFE t flon poly thyl ne t r phtalate PET plymethacrylate de m thyle. PMMA polycarbonate PC polystyr ne PS polyur thane PU polydim thylsiloxane silicone. 1 1 3 Structures de base des macromol cules,Soient A et B deux monom res.
Homopolym re,A A A A A A A A A A A,Copolym re lin aire altern. A B A B A B A B A B A B A B A B,Copolym re lin aire statistique. A A A B B A B B B A A B A A A A B B A B B B A A B A B. Copolym re lin aire s quenc, A A A B B B B A A A B B B B A A A B B B B A A A B B B B. ou les polym res hautes masses molaires,Copolym re greff. A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A. 1 1 4 Tacticit, Consid rons par exemple le cas du polypropyl ne son monom re est le propyl ne.
polypropyl ne isotactique,polypropyl ne syndiotactique. polypropyl ne atactique, Certains polym res ont tendance cristalliser les cha nes adoptent une organisation locale. d alignement Il est vident que l aspect al atoire de l assemblage mol culaire des cha nes atactiques. ne favorisent pas l organisation locale compactage de la mati re et le polym re tendance. demeurer amorphe,1 1 5 Architecture des macromol cules. Les longueurs des macromol cules ainsi que les distributions statistiques de ces longueurs influencent. consid rablement les propri t s physiques des polym res et principalement les propri t s m caniques. i e la rh ologie Les propri t s m caniques des polym res d pendent aussi de la fa on dont le. polym re peut accommoder une d formation Les petites d formations mettent essentiellement en jeu. des mouvements locaux de conformation trans gauche gauche trans De plus grandes. d formations sont accommod es par des mouvement locaux coop ratifs Enfin de tr s grandes. d formations sont accommod es par glissement relatif des cha nes macromol culaires mouvements. mol culaires coop ratifs grande chelle Ces derniers sont g n s par des n uds physiques ou. enchev trements, Conformation cis et trans planaires pour l exemple du n butane. Projections de Newman des conformations clips es a et d cal es b du n butane. Repr sentation sch matique des mouvements mol culaires locaux Variation de l nergie. potentielle d une mol cule isol e de n butane en fonction de l angle form par les liaisons C1. C2 et C3 C4 Trois positions correspondent des minimums locaux d nergie de. conformation La conformation la plus stable nergie de conformation la plus faible est. appel e conformation trans les deux autres tant appel es gauche et gauche ou encore. cis et cis, 1 1 6 Deux grandes classes de polym res diff rentiation par la mise en.
Les polym res thermoplastiques ils sont solubles dans leurs solvants respectifs tels que l ac tone. pour le PMMA par exemple Le plus souvent ils sont constitu s par un r seau mono dimensionnel ou. des cha nes faiblement ramifi es On peut les mettre en forme injection extrusion au del de leur. temp rature de fusion Tf Ils poss dent la m moire de cette forme apr s d formation plastique. on les chauffe au del de la temp rature de transition vitreuse Tg Comme ils peuvent tre remis. en forme par simple passage au dessus de Tf ils sont a priori recyclables. enchev trement n ud physique pelote macromol culaire. Les polym res thermodurcissables ou thermodurs ils sont insolubles infusibles Diff remment des. polym res thermoplastiques ils durcissent en subissant une transformation chimique irr versible On. peut d finir une temp rature Td au del de laquelle ils sont chimiquement d grad s Le plus souvent. ce sont des bi composants mis en uvre l tat liquide et rendus solides par l ajout d un durcisseur. Une fois mis en uvre la forme moul e est d finitive Ils ne sont donc pas recyclables. polym re r ticul liaison covalente aux croisillons n ud chimique. 1 1 7 Deux grandes classes de polym res diff rentiation par la. microstructure, Les polym res amorphes ils sont transparents En dessous de leur temp rature de transition vitreuse. ramollissement ils sont l tat vitreux et l, on parle de verres organiques Ils sont g n ralement peu. r sistant la rupture L,adjonction de particules d,lastom re permet de les rendre plus ductiles. Les cha nes macromol culaires peuvent tre orient es au cours de la mise en uvre ce qui leur. conf re des propri t s anisotropes2, Les polym res semi cristallins ils sont constitu s de phases cristallines et de phases amorphes du. m me polym re Leur microstructure est souvent complexe et en cons quence la description de leurs. propri t s aussi Leur propri t s m caniques sont g n ralement bonnes. exemple le mati re plastique des gobelets jetables est plus r sistante la d chirure dans la. direction circonf rencielle que dans la direction des g n ratrices ce qui manifeste une anisotropie des propri t s. m caniques, Structure mol culaire du polypropyl ne isotactique Un arrangement particulier de.
conformations cis et trans peut parfois permettre d organiser compacter la mati re Ici il. y a formation d h lices et le polym re cristallise localement. Sph rolites d, un polym re semi cristallin exemple du polypropyl ne isotactique image de. microscopie lectronique balayage,un sph rolite de type de polypropyl ne. Organisation des lamelles en gerbes dans le cas d,1 1 8 Les adjuvants charges et renforts. Les adjuvants peuvent avoir pour r le de faciliter la mise en uvre ou de modifier les propri t s. usage Les principaux agents sont les rh o fluidifiants d moulants plastifiants les stabilisants aux. U V les stabilisants l, oxydation les antistatiques les anti moisissures et les ignifugeants Les. charges telles que le kaolin le carbonate de calcium le talc l. argile sciure de bois l,alumine ont, g n ralement pour r le de diminuer le co t du mat riau Les charges m talliques modifient les.
propri t s lectromagn tiques Lorsque des fibres sont ajout es g n ralement des fibres de verre. mais il peut aussi s agir de carbone de coton de jute pour renforcer les propri t s m caniques on. parle alors de mat riau composite ou simplement composite Pour renforcer les polym res fragiles. au choc on utilise des particules souples base d lastom re On peut aussi obtenir de bonnes. propri t s en m langeant des polym res ABS styr ne butadi ne styr ne acrylonitrile par. exemple Enfin on rajoute des pigments pour modifier la couleur Dans le jargon du fabriquant le. m lange du polym re avec ses divers additifs est appel compound ou premix Actuellement se. d veloppent des nanocomposites base de micro particules de silice pour am liorer la r sistance la. rayure et l abrasion3des polym res essentiellement les polym res transparents Enfin dans le cas. des caoutchoucs naturels latex vulcanis le noir de carbone ou des micro particules de silice ont. pour r les d am liorer les propri t s m caniques modules d lasticit dissipation d. r sistance la d chirure,1 2 Propri t s chimiques des polym res. La teneur en eau affecte les propri t s m caniques des polyamides La pr sence d eau peut favoriser. hydrolyse des polyesters ainsi que la rupture des fibres de verres qu ils contiennent ventuellement. Mais g n ralement les polym res sont peu affect s par les solutions salines les acides faiblement. dos s En revanche ils sont pour la plupart sensibles aux solvants organiques d riv s du p troles. Compte tenu de la diversit des polym res il faut toujours sp cifier au fabriquant via le fournisseur. ventuellement les conditions d utilisation de son produit et l. associer au choix du meilleur produit ou,1 3 Propri t s physiques des polym res. Si l on consid re l usage des mat riaux polym res on distingue deux classes les polym res. techniques et les polym res usage structural Les polym res techniques sont g n ralement produits. en petites quantit s pour leur propri t optique lectronique physico chimique pharmaceutique etc. Les polym res usage structural sont formul s pour adapter leurs propri t s m caniques un usage. donn C est essentiellement la rigidit et l amortissement qui sont concern s Bien s r plusieurs. propri t s peuvent tre concern es simultan ment par exemple dans le cas des polym res transparents. o de bonnes propri t s optiques et une moindre fragilit sont exig es Les polym res sont de bons. voire tr s bons isolants lectriques et des isolants thermiques de qualit moyenne tant qu ils ne. forment pas de mousse, Le tableau suivant indique de valeurs courantes pour des propri t s physiques de polym res. les plus usuels Les valeurs de ce tableau ont un caract re indicatif En effet les propri t s. peuvent tre tr s variables pour certains polym res Par exemple les silicones et les PU sont. des thermodurcissables propri t s m caniques tr s variables. m me si elle ne nuit pas la s curit la durabilit de l. aspect de surface ne doit pas tre n glig e, Polym re Densit Module Allongement Coefficient de Conductivit Temp rature de Temp rature de fusion Remarques. kg m3 d Young rupture dilatation thermique transition Tf en C. MPa thermique W m K vitreuse4,K 1 Tg en C, PVC souple 1160 1000 200 500 7 10 5 0 16 10 40 130 Sensible aux UV auto.
PVC P 1350 extinguible conomique par, PVC rigide 1400 2000 3000 20 70 7 10 5 0 16 80 150 ajout de min raux. PA 1100 2500 30 5 10 5 0 2 50 200 Sensible l humidit faible. r sistance au feu,Polyol fines, PE BD 920 200 500 2 10 4 0 23 110 115 Sensibles aux UV bonne. PE HD 950 1000 50 1 2 10 4 0 4 110 130 inertie chimique qualit. PP 900 1000 2000 20 1 2 10 4 0 2 20 165 alimentaire possible collage. tr s difficile,Transparents,PC 1200 2500 100 7 10 5 0 2 150 200 Tr s ductile. photo lastique, PMMA 1180 3000 3 7 10 5 0 2 110 135 190 240 Tr s bonne transparence. PMMA choc 1200 2000 30 8 10 5 0 2 110 135 190 240 plexiglas. PS 1050 2300 4100 3 7 10 5 0 1 0 13 80 200 Economique fragile sauf. grade choc,Thermodurcissables, PU 1200 variable variable 1 2 10 4 variable thermodurcissable Hydrofuge.
Silicone 1000 variable variable 1 7 3 5 10 4 0 2 0 4 variable 200 ou Il existe des PU. 1600 thermodurcissable thermoplastiques,Caoutchouc 950 De l. ordre de 1 100 800 2 10 4 0 15 Environ 50 Thermodurcissable Souvent renforc par des. poly isopr ne vulcanisation charges noir de carbone ou. sans charges silice pneumatiques, Ac tate de cellulose 1300 500 5000 6 70 0 8 1 8 10 4 0 16 0 36 55 95 200 combustible. La temp rature de transition vitreuse est difficile d terminer car elle d pend de la m thode utilis e En spectrom trie m canique par exemple Tg d pend de la. vitesse de d formation Pour cette raison les sp cialistes pr f rent parler de zone de transition vitreuse. 1 4 R sistance au feu, La combustion si elle a lieu peut tre plus ou moins rapide selon les natures chimiques de polym res. De m me selon la nature chimique du polym re et les charges ventuelles qu il contient le chauffage. excessif ou l ventuelle combustion peut d gager des fum es paisses et des gaz nocifs Certains. polym res certains PVC non plastifi s par exemple sont ignifuges chauff s des gaz sont mis et. emp chent la r action exothermique d oxydation de se produire Ils sont qualifi s d auto extinguibles. Il est parfois possible de rendre un polym re auto extinguible par adjonction d adjuvants Ceux ci sont. base de gaz halog nes chlore fluor ou d azote de phosphore etc Pour ignifuger le fabriquant. copolym rise des monom res inflammables avec des monom res auto extinguibles par exemple. Polym re inflammabilit,PE toutes densit s combustion tr s lente. PP combustion lente,PVC combustion lente auto extinguible.
PS combustion lente,PMMA combustion lente incombustible. Nylon 66 auto extinguible, Ac tate de cellulose combustion lente auto extinguible. Epoxydes auto extinguible,Polyesters inflammable,R sines ph noliques combustion tr s lente. M lamine formald hydes combustion lente incombustible. 1 5 Propri t s m caniques des polym res, Les polym res thermoplastiques temp rature ambiante sont proches de leur temp rature de. ramollissement Tg Tf et leur comportement m canique est sensiblement affect s par la vitesse de. sollicitation et la temp rature5 Ceci est li la thermo activation et la coop rativit des mouvements. mol culaires Tous les polym res thermoplastiques se rigidifient basses temp rature et retrouvent un. comportement fragile6 Une relativement basse temp rature correspond une sollicitation rapide une. relativement haute temp rature correspond une vitesse de sollicitation lente il s agit de. quivalence temps temp rature, instar du comportement m canique des aciers lorsqu ils sont sollicit s au dessus de 500 C.
pour les polym res ductiles temp rature ambiante on parle de transition ductile fragile. Introduction 1 1 1 D finition Polym re assemblage de monom res par liaison covalente formant une cha ne macromol culaire d Young MPa Allongement rupture Coefficient de dilatation thermique K 1 Conductivit thermique W m K Temp rature de transition vitreuse4 T g en C Temp rature de fusion T f en C Remarques PVC souple PVC P 1160 1350 lt 1000 200 500

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