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 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 3

IUPAC 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 4

IUPAC 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 5

IUPAC 1. 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 6

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

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

IUPAC 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 9

IUPAC 1. 2. Considérations générales sur l'état solide solidification → Solide Liquide T → liquéfaction Phases condensées (molécules au contact) 1. Introduction générale 10

IUPAC Mobilité Solide Liquide faible (vibrations) élevée voisinage fixe renouvellement du voisinage garde sa forme coule (échelle moléculaire) 1. Introduction générale 11

IUPAC Solide Ordonné Ordre cristal Liquide / désordonné (amorphe) verre désordonné (ordre local) (moléculaire) ordre à grande distance ordre local ordre périodique 1. Introduction générale 12

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

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

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

IUPAC Comparaison cristal / verre Cristal Verre ordre désordre anisotrope densité cristal > densité verre cohésion cristal > cohésion verre 1. Introduction générale 16

IUPAC 1. Introduction générale 17

IUPAC 1. Introduction générale 18

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

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

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

IUPAC 1. 3. État caoutchoutique Particularité des matériaux macromoléculaires verre état caoutchoutique liquide vrai T Tg zone d'écoulement État caoutchoutique mobilité locale du liquide absence d'écoulement enchevêtrements 1. Introduction générale 22

IUPAC T Liquide visqueux t éc d' one z en m e l ou État caoutchoutique Transition vitreuse Solide vitreux M Me 1. Introduction générale 23

IUPAC 1. 4. Matériaux semicristallins cristal et verre cœxistent cristal + liquide cristal + verre liquide Tf Tg T Tg < Tf cohésion verre < cohésion cristal Exemple : PE Tg = -100°C Tf = + 130°C 1. Introduction générale 24

IUPAC 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 25

IUPAC Contrainte (kg/m 2) L 300 T 200 L PEHD T PEBD 100 500 1000 Allongement (%) 1. Introduction générale 26

IUPAC Gamme de variation de : Sur l'ensemble des polymères : 0 < (%) < 100 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 refroidissement lent élevé 1. Introduction générale ex. PET 27

IUPAC 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 28

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