Cristallisation des polymères
Développement de structures dans les polymères - Concepts généraux

1 - Cristallisation des polymères

• 1.1 - Structures cristallines et morphologies
  Figure 1 - Structure cristalline du polyéthylène Figure 2 - Structure cristalline de la phase γ du polypropylène isotactique Figure 3 - Observation de la croissance de sphérolites de polypropylène isotactique par microscopie optique entre polariseurs croisés
• 1.2 - Cinétiques

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2 - Influence des conditions de mise en forme sur la cristallisation

• 2.1 - Influence de l’écoulement
  Figure 4 - Évolution du nombre final de germes activés par unité de volume (nombre final de sphérolites par unité de volume) en fonction du taux de cisaillement, dans le polypropylène isotactique cisaillé à différentes températures [4] Figure 5 - Variations temporelles du nombre de germes activés par unité de volume (nombre de sphérolites par unité de volume) pour différents taux de cisaillement. Polypropylène isotactique à 138,5°C [4] Figure 6 - Effet d’un cisaillement sur les vitesses de croissance de sphérolites de polyéthylène dans les trois directions de l’espace [5] Figure 7 - Évolution de la cinétique globale de cristallisation avec le taux de cisaillement. Polypropylène isotactique à 136 °C [6] Figure 8 - Interprétation de la croissance anisotrope d’un sphérolite dans un écoulement Figure 9 - Évolution des morphologies semi-cristallines en fonction de l’intensité de l’écoulement Figure 10 - Représentation schématique d’une morphologie en shish-kebab, obtenue à partir de cristallisations en solution
• 2.2 - Effets de la pression
  Figure 11 - Diagramme PVT d’un polypropylène isotactique, réalisé en mode isobare [14]
• 2.3 - Effets de la vitesse de refroidissement
  Figure 12 - Analyse d’un thermogramme de cristallisation d’un polymère, réalisé à vitesse de refroidissement constante
• 2.4 - Effets d’un gradient thermique
  Figure 13 - Morphologies en comètes obtenues par cristallisation dans un gradient thermique (température croissant de la gauche vers la droite) Figure 14 - Croissance d’un sphérolite dans un gradient thermique. Modèle de Lovinger et Gryte [16] Figure 15 - Croissance d’un sphérolite dans un gradient thermique. Modèle de Piorkowska et al. [17]
• 2.5 - Effets des surfaces

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  Figure 16 - Zones transcristallines dans un film de polyamide 6-6 Figure 17 - Reproduction de zones transcristallines par simulation sur ordinateur [18] Figure 18 - Variations de l’épaisseur d’une zone transcristalline et du diamètre maximal des sphérolites de volume en fonction de l’épaisseur du film [20]

3 - Phénomènes d’orientation

• 3.1 - Caractérisation expérimentale des orientations cristallines par diffraction des rayons X
  Figure 19 - Méthode de Debye Scherrer en chambre plane Figure 20 - Repérage d’une normale Nhkl au moyen de deux angles ρZ et βZ Figure 21 - Figures de pôles d’un film de polyéthylène basse densité [21]
• 3.2 - Notion de fonction d’orientation
  Figure 22 - Triangle d’orientation de Desper-Stein [22] Figure 23 - Triangle d’orientation de White-Spruiell [23] Figure 24 - Représentation dans un diagramme triangulaire de Desper-Stein de l’orientation moyenne des axes a , b et c , déterminée à partir des figures de pôles de la figure 21 [21] Figure 25 - Représentation dans un diagramme triangulaire de White-Spruiell de l’orientation moyenne des axes a , b et c , déterminée à partir des figures de pôles de la figure 21
• 3.3 - Relations entre morphologie et orientation cristalline
  Figure 26 - Modèles de Keller-Machin Figure 27 - Triangles d’orientation de Desper-Stein associés aux modèles de Keller-Machin Figure 28 - Triangles d’orientation de White-Spruiell associés aux modèles de Keller-Machin Tableau 1 Tableau 2
• 3.4 - Caractérisation de l’orientation de la phase amorphe

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4 - Modélisation du développement de structures

• 4.1 - Cadre général
• 4.2 - Approche d’Avrami-Evans
• 4.3 - Formulations simplifiées
  Figure 29 - Analyse d’Ozawa pour un polypropylène isotactique [25] Tableau 3
• 4.4 - Systèmes d’équations différentielles

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5 - Conclusion

6 - Glossaire – Définitions

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