IUPAC Polymres ltat solide Etat solide 1 IUPAC

IUPAC Polymères à l'état solide Etat solide 1

IUPAC PLAN GENERAL 1. Introduction générale 2. État vitreux 3. État cristallin 4. État caoutchoutique. Élastomères Etat solide 2

IUPAC 4. État caoutchoutique. Élastomères Introduction 4. 1. Elastomères 4. 2. Effet thermoélastique 4. Etat caoutchoutique 3

IUPAC Introduction Ø Nature de l'état caoutchoutique Particularité des substances macromoléculaires État caoutchoutique mobilité locale du liquide absence d'écoulement enchevêtrements 4. Etat caoutchoutique. Introduction 4

IUPAC Ø Situation de l'état caoutchoutique sur l'axe de température Polymère amorphe non réticulé verre état caoutchoutique liquide vrai T Tg zone d'écoulement Polymère amorphe réticulé verre état caoutchoutique Tg 4. Etat caoutchoutique. Introduction xxxx T dégradation 5

IUPAC Polymère semicristallin cristal + verre cristal + caoutchouc liquide T Tg Tf zone d'écoulement 4. Etat caoutchoutique. Introduction 6

IUPAC Ø Rappels sur l'élasticité Solide élastique : * déformation totalement réversible * stockage / restitution d'énergie élastique 4. Etat caoutchoutique. Introduction 7

IUPAC Solide élastique : * contrainte proportionnelle à la déformation E loi de Hooke : = E Module d'Young Dimensions / unités : = l/l 0 E = Pa (SI) 4. Etat caoutchoutique. Introduction 8

IUPAC Solides élastiques : tous les solides dans une gamme de déformation plus ou moins étendue entre 0 et une limite = limite élastique ou seuil de plasticité inférieure au % pour métaux et céramiques facteur 3 à 10 pour élastomères domaine élastique 4. Etat caoutchoutique. Introduction 9

IUPAC Origine de la force de rappel § Élasticité enthalpique • Allongement des liaisons • Augmentation de l'angle des liaisons C C C Limite élastique très faible 4. Etat caoutchoutique. Introduction 10

IUPAC 4. Etat caoutchoutique. Introduction 11

IUPAC § Élasticité entropique allongement des chaînes S S (entropie) S Limite élastique : très importante élongation 12

IUPAC 4. État caoutchoutique. Élastomères Introduction 4. 1. Elastomères 4. 2. Effet thermoélastique 4. Etat caoutchoutique 13

IUPAC 4. 1. Elastomères Ø Importance des matériaux élastomères. Exemples. • pneumatiques • joints • chambres à air • lentilles de contact • durites • gants, préservatifs • tendeurs, "élastiques" • ustensiles de cuisine (silicone) • fibres textiles 4. 1. Elastomères 14

IUPAC Ø Conditions pour qu'un polymère soit un élastomère 1. Polymère amorphe ( faible) (pelotes) 2. Tg < température d'utilisation 3. Polymère réticulé (légèrement) 4. 1. Elastomères 15

IUPAC 4. 1. Elastomères 16

IUPAC Ø Élastomères classiques • polyisoprène 1, 4 cis (caoutchouc naturel, hévéa) chaîne flexible faible Tf = 35°C bon élastomère • polyisoprène 1, 4 trans (Gutta percha) chaîne plus rigide plus élevé mauvais élastomère Tf = 75°C Remarque : cristallisation sous contrainte 4. 1. Elastomères 17

IUPAC Hevea brasiliensis (Euphorbiacée) 4. 1. Elastomères 18

IUPAC Palaquium gutta (Sapotacée) 4. 1. Elastomères 19

IUPAC Réticulation par le soufre (vulcanisation) 0, 5 à 5% 120 - 180 °C réaction catalysée 4. 1. Elastomères 20

IUPAC Réticulation par amorceur radicalaire (peroxydes) 4. 1. Elastomères 21

IUPAC Remarque Charges dans les élastomères : ex. noir de carbone augmente module, résistance mécanique, résistance à l'abrasion 4. 1. Elastomères 22

Ø Élastomères thermoplastiques IUPAC Exemple : polyuréthanes 4. 1. Elastomères 23

IUPAC 4. 1. Elastomères 24

Exemple : copolymère triblocs 4. 1. Elastomères IUPAC 25

IUPAC 4. État caoutchoutique. Élastomères Introduction 4. 1. Elastomères 4. 2. Effet thermoélastique 4. Etat caoutchoutique 26

4. 2. Effet thermoélastique IUPAC 27

IUPAC Justification thermodynamique : E = énergie interne d. E = d. Q + d. W Allongement réversible : d. E = Td. S - Pd. V + Fd. L Enthalpie libre G = H - TS et H = E + PV d. G = d. E + Pd. V + Vd. P - Td. S - Sd. T d. G = Fd. L + Vd. P - Sd. T 4. 2. Effet thermoélastique 28

IUPAC d. G = différentielle totale exacte ordre de dérivation sans importance d'où Relation de Maxwell 4. 2. Effet thermoélastique 29

= L/L 0 4. 2. Effet thermoélastique IUPAC 30

IUPAC pour < 1, 1 ( = L/L 0) pour > 1, 1 4. 2. Effet thermoélastique 31

IUPAC Pour déformations au-delà du seuil (point d'inversion thermoélastique) d. S et d. L de signe contraire donc L S (allongement des chaînes) et réciproquement : T S L 4. 2. Effet thermoélastique 32