Polymères à l’état cristallin
Structure moléculaire et morphologie des polymères

1 - Matériaux organiques : caractères généraux

• 1.1 - Liaison covalente
  Figure 1 - Simple liaison (exemple) Figure 2 - Double liaison (exemple)
• 1.2 - Types de polymères
  Figure 3 - Exemple d’une polymérisation conduisant à un réseau tridimensionnel à partir d’un monomère de fonctionnalité f = 4
• 1.3 - Distribution des masses molaires et polymolécularité
• 1.4 - Interactions moléculaires et cohésion des systèmes macromoléculaires
  Figure 4 - Représentation schématique des liaisons hydrogène (en pointillé bleu) entre les chaînes de polyamide 6-6 Tableau 1

2 - Polymères linéaires

• 2.1 - Enchaînement des motifs monomères
• 2.2 - Configuration et stéréorégularité
  Figure 5 - Représentation de trois motifs polyvinyliques -monosubstitués
• 2.3 - Conformations des macromolécules
  Figure 6 - Énergie potentielle de la molécule de n-butane en fonction de l’orientation des liaisons Figure 7 - Conformation en zigzag planaire du poly(butadiène-1,2) (d’après ) Figure 8 - Positions trans et gauche des atomes de carbone dans un polymère vinylique isotactique (d’après ) Figure 9 - Exemples de conformations hélicoïdales de différents polymères isotactiques (d’après ) Tableau 2

3 - Polymères à l’état cristallin

• 3.1 - Monocristaux et cristallites
  Figure 10 - Monocristal résultant du pliage de chaînes linéaires Figure 11 - Cristallites de type micelles frangées, caractéristiques des polymères semi-cristallins à faible taux de cristallinité
• 3.2 - Structures sphérolitiques
  Figure 12 - Croissance torsadée des lamelles dans une sphérolite de polyéthylène Figure 13 - Sphérolites de poly(oxypropylène) isotactique (cliché de J.-C. Wittmann, Institut Charles Sadron) Figure 14 - Boucles lâches dans les zones amorphes des sphérolites
• 3.3 - Vitesse de croissance des cristallites et cinétique de cristallisation
• 3.4 - Caractérisation des polymères semi-cristallins
  Figure 15 - Principe de la réalisation d’un cliché de fibre Figure 16 - Cliché de fibre du polypropylène isotactique (cliché de B. Lotz, Institut Charles Sadron)
• 3.5 - Mesure du taux de cristallinité
  Figure 17 - Diagramme de diffraction des rayons X du polypropylène isotactique Figure 18 - Évaluation du volume massique de la phase amorphe Figure 19 - Thermogramme obtenu par AED

4 - Polymères orientés

• 4.1 - Étirage uniaxial d’un polymère semi-cristallin
  Figure 20 - Courbes contrainte-allongement typiques pour un polymère semi-cristallin : — avant orientation (courbe I ), — après orientation dans la direction de l’étirage (courbe II ), — après orientation dans la direction perpendiculaire à l’étirage (courbe III ) Figure 21 - Schématisation de l’effet de l’étirage sur la modification de structure d’un polymère semi-cristallin Figure 22 - Schématisation de l’interpénétration des lamelles cristallines, résultant de l’étirage Figure 23 - Représentation de l’orientation moyenne des chaînes dans un matériau polymère ayant subi un étirage monoaxial
• 4.2 - Étirages monoaxial et biaxial de films
• 4.3 - Cristallisation dans un écoulement « élongationnel »
• 4.4 - Méthodes de mesure de l’orientation
  Figure 24 - Principe du dichroïsme I R

5 - Cristaux liquides polymères

• 5.1 - Généralités sur les cristaux liquides
  Figure 25 - Différents types de structures mésomorphes (cristaux liquides)
• 5.2 - Polymères mésomorphes
  Figure 26 - Différentes familles de cristaux liquides polymères
• 5.3 - Techniques d’identification des mésophases
• 5.4 - Applications des cristaux liquides polymères

6 - Mélanges de polymères

• 6.1 - Thermodynamique des mélanges
• 6.2 - Équilibre entre phases. Diagramme de phases
  Figure 28 - Variation de l’enthalpie libre des systèmes binaires en fonctions de B Figure 29 - Courbes binodale et spinodale d’un système à température critique supérieure de séparation des phases Figure 30 - Différents types possibles de courbes binodales
• 6.3 - Copolymères : agents compatibilisants des mélanges
  Figure 31 - Structures d’un polymère linéaire à bloc en fonction des fractions en masse des deux phases A et B en présence d’un solvant S préférentiel d’une des phases (d’après )
• 6.4 - Techniques de mélangeage
• 6.5 - Structure des mélanges
  Figure 32 - Interpénétration des chaînes dans un mélange légèrement endothermique (AB ≈ 10 – 2 ) Figure 33 - Système à deux constituants non miscibles et de viscosités voisines ( A ≈  B ) Figure 34 - Système à deux constituants non miscibles et de viscosités très différentes ()
• 6.6 - Méthodes d’étude de la miscibilité