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1 - MATÉRIAUX ORGANIQUES : CARACTÈRES GÉNÉRAUX

2 - POLYMÈRES LINÉAIRES

3 - POLYMÈRES À L’ÉTAT CRISTALLIN

4 - POLYMÈRES ORIENTÉS

5 - CRISTAUX LIQUIDES POLYMÈRES

6 - MÉLANGES DE POLYMÈRES

| Réf : A3042 v2

Polymères orientés
Structure moléculaire et morphologie des polymères

Auteur(s) : Michel FONTANILLE, Yves GNANOU

Date de publication : 10 août 1994

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Auteur(s)

  • Michel FONTANILLE : Professeur à l’Université Bordeaux-1

  • Yves GNANOU : Directeur de Recherche au CNRS – URA CNRS 1192 – Talence

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INTRODUCTION

Les matériaux polymères sont généralement utilisés pour leurs propriétés mécaniques particulières et leur aptitude à être mis en œuvre (processabilité ). Ces qualités sont étroitement liées à leur structure et il est possible, à partir d’une structure moléculaire donnée, d’imaginer la morphologie qui en découle et les propriétés qui s’y rattachent.

Ce chapitre a pour objet une présentation des principales structures rencontrées parmi les polymères commerciaux, à partir de laquelle le lecteur pourra prévoir le comportement mécanique et thermomécanique du matériau correspondant.

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VERSIONS

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-a3042


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4. Polymères orientés

Outre la tendance naturelle qu’éprouvent certaines chaînes régulières à s’organiser en zones cristallines, il est possible de provoquer un phénomène de cristallisation par une orientation mécanique des chaînes de polymères. Il en est ainsi du caoutchouc qui, déformé à 0 oC, présente une structure dite en chichekebab (brochette), dans laquelle de longs filaments parallèles à la direction d’étirement succèdent à des lamelles orientées perpendiculairement. Il résulte de cette orientation des polymères par étirage une très nette amélioration des propriétés mécaniques, dont on comprend aisément qu’elle constitue un phénomène d’une importante technique considérable.

4.1 Étirage uniaxial d’un polymère semi-cristallin

La figure 20 représente une courbe de traction typique d’un polymère semi-cristallin (polyéthylène basse densité ou polyamide) obtenue à vitesse de déformation lente (courbe I ) : au point B apparaît une striction qui se développe avec le maintien de l’application de la contrainte. Si l’échantillon étiré est à nouveau soumis à l’analyse dynamométrique, il conduit à la courbe de traction II pour les contraintes appliquées longitudinalement (suivant l’axe de fibre, c’est-à-dire dans le sens de l’étirage) et à la courbe III pour les contraintes appliquées transversalement.

Il résulte donc de l’étirage un accroissement très net du module d’Young selon l’axe de fibre, une diminution tout aussi nette étant observée dans la direction perpendiculaire. L’élongation à la rupture est réduite dans les deux directions.

De nombreuses autres propriétés physiques, l’indice de réfraction par exemple, suivent une transformation analogue qui traduit une modification de structure au niveau des arrangements moléculaires.

Sur le plan structural, on peut considérer que l’étirage provoque une destruction de la structure sphérolitique du polymère semi-cristallin et conduit à une orientation privilégiée des chaînes et des lamelles cristallines. La figure 21 schématise cet effet.

La cohésion spécifique du système orienté augmente...

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