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Auteur(s)
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Sandor FÜZESSÉRY : Docteur-Ingénieur - Anciennement à la Direction Thermoplastiques de CdF Chimie Éthylène et Plastiques
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le terme générique polyaryléthercétones (PAEK) désigne une famille de polymères techniques à propriétés thermomécaniques élevées, même à haute température, comprenant :
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le polyéthercétone (PEK) ;
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le polyétheréthercétone (PEEK) ;
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le polyétheréthercétonecétone (PEEKK) ;
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le polyéthercétonecétone (PEKK) ;
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le polyéthercétoneéthercétonecétone (PEKEKK).
Ces polymères possèdent les caractéristiques suivantes :
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une température maximale d’utilisation en service continu de 250 oC, pour la matière sans charge, sans renfort et sans contrainte mécanique ;
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des propriétés mécaniques qui restent élevées dans un intervalle de température allant de – 100 oC à la température de transition vitreuse comprise entre 132 et 187 oC ;
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une excellente résistance au feu des résines sans adjuvant d’ignifugation ;
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de bonnes propriétés diélectriques ;
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une bonne résistance physico-chimique.
Le PEK fut introduit sur le marché mondial en 1982 par ICI qui commercialisa ensuite le PEEK en 1987. Après cette date, d’autres producteurs se mirent à fabriquer les différents PAEK. Le développement de ces polymères, tout comme celui des nouveaux polymères techniques très spéciaux, reste toutefois limité. Cependant, en raison de leurs excellentes propriétés thermomécaniques et malgré un prix très élevé, les PAEK ont trouvé quelques applications techniques dans le génie électrique et en électronique, dans la construction mécanique et dans les transports.
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1. Préparation
Les polyaryléthercétones (PAEK) sont une famille de thermoplastiques semi-cristallins, élaborés à partir de composés phénylés très stables.
1.1 Structure des polyaryléthercétones
Les PAEK sont constitués par des noyaux aromatiques réunis par un atome d’oxygène (éther) et/ou un groupe carbonyle (cétone) (figure 1).
Les propriétés des différents PAEK dépendent de leur structure moléculaire et de leur taux de cristallinité. La structure moléculaire influe sur les propriétés thermiques, la résistance aux radiations bêta, gamma et X, et également sur la résistance au feu. La température de transition vitreuse (T g ), la température de fusion (T f ), la tenue thermique et la température de mise en œuvre dépendent du rapport en nombre de motifs éther/cétone (figure 2). Un plus grand nombre de motifs cétone dans la chaîne macromoléculaire augmente les températures de transition vitreuse (T g ) et de fusion (T f ) du polymère, mais augmente aussi la difficulté de mise en œuvre. Les liaisons chimiques, lesquelles comptent parmi les plus stables de la chimie organique, confèrent à ces polymères une bonne résistance aux diverses radiations, ainsi que d’excellentes tenue thermique et résistance au feu.
La phase cristalline des PAEK a une structure de type orthorhombique en zigzag :
De cette cristallinité découlent des propriétés mécaniques élevées à basse et à haute températures, ainsi qu’une bonne résistance aux agents chimiques. Le module d’élasticité en cisaillement du PEKEKK est ainsi de 1 900 MPa à 23 oC, 1 500 MPa à 150 oC et 290 MPa à 200 oC.
Les objets en PAEK peuvent avoir une structure soit cristalline, soit amorphe, suivant les conditions de mise en œuvre et de refroidissement. Ainsi les objets injectés entre 390 et 420 oC puis refroidis entre 180 et 210 oC (température superficielle du moule) sont cristallins. En revanche, un film extrudé...
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BIBLIOGRAPHIE
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ANTEC (SPE Annual Technical Conference) http://www.4spe.org
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NF EN ISO 62 (05-08), Plastiques – Détermination de l'absorption d'eau. Indice de classement : T51-166
NF EN ISO 75-1 (02-05), Plastiques – Détermination de la température de fléchissement sous charge – Partie 1 : méthode d'essai générale. Indice de classement : T51-005-1
NF EN ISO 178 (05-03), Plastiques – Détermination des propriétés en flexion. Indice de classement : T51-001
NF EN ISO 178/A1 (07-07), Plastiques – Détermination des propriétés en flexion – Amendement 1 : déclaration de fidélité. Indice de classement :...
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