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Auteur(s)
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Michel FONTANILLE : Professeur émérite de l'Université Bordeaux 1
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Yves GNANOU : Directeur de Recherche au CNRS - Université Bordeaux 1 – ENSCPB – CNRS. Pessac
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Lire l’articleINTRODUCTION
Dans le dossier [AM 3 037], nous avons décrit les différents types de structures qui gouvernent la géométrie de la macromolécule isolée : assemblage des atomes, des unités monomères, tacticité et architectures conformationnelles. Une relation étroite existe entre ce niveau structural et les propriétés mécaniques et thermo-mécaniques du matériau final. Cependant, nombre de ces propriétés ne peuvent être interprétées qu'au travers d'échelles structurales intermédiaires qui impliquent l'assemblage d'un nombre plus ou moins grand de chaînes macromoléculaires.
Le comportement des polymères à l'état solide – par opposition à l'état caoutchouteux ou encore visqueux – résulte des deux formes d'organisations que peuvent adopter les chaînes macromoléculaires, à savoir celles du cristal et celle du verre. Dans un cristal, les chaînes de polymères sont organisées selon un ordre tridimensionnel tandis que, dans un verre, les chaînes macromoléculaires sont par essence à l'état amorphe.
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Mélanges de polymères
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3. Polymères orientés
3.1 Polymères orientés par étirage monoaxial (films ou filaments)
Étirés à une température supérieure à celle de la transition vitreuse, les polymères amorphes donnent momentanément lieu à un alignement des chaînes dans la direction de l'étirage (figure 16).
Sous l'effet de l'agitation thermique, les chaînes orientées par un étirage monoaxial ont tendance à revenir à l'état de pelote statistique à la condition que la faible viscosité du milieu le permette. Lorsque l'étirage est effectué à une température à peine supérieure à la température de transition vitreuse, la viscosité du milieu est élevée et le temps de retour à l'équilibre thermodynamique est tel qu'une trempe de l'orientation préférentielle des chaînes peut être réalisée par refroidissement au-dessous de T g de manière à figer l'orientation. Ainsi, le mélange de fibres de PVC étirées chacune différemment en sortie de filière et assemblées avant tissage, génère, par recuit, des effets de gaufrage liés à la contraction différenciée des fibres constitutives.
Une orientation préférentielle, sans cristallisation véritable, permet un rapprochement des groupements moléculaires interactifs d'où il découle un accroissement de la densité d'énergie cohésive.
Certains polymères, bien que réguliers, sont dans un état totalement amorphe car leur densité d'énergie cohésive est insuffisante pour résister au mouvement des chaînes provoqué par l'agitation thermique. Cependant, par alignement des chaînes sous l'effet d'une contrainte monoaxiale, une cristallisation (réversible) se produit, donnant lieu à un dégagement exothermique.
il en est ainsi du caoutchouc qui, déformé à 0 oC, présente une structure dite en chiche kebab (brochette), dans laquelle de longs filaments parallèles à la direction d'étirage succèdent à des lamelles orientées perpendiculairement (figure ...
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Polymères orientés
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - GNANOU (Y.), FONTANILLE (M.) - Organic and Physical Chemistry of Polymers. - Wiley Interscience, New York (2008).
-
(2) - SPERLING (L.) - Introduction to Physical Polymer Science. - 4e Édition. Wiley Interscience, New York (2006).
-
(3) - WUNDERLICH (B.) - Macromolecular Physics. - Academic Press, New York, vol. 1 (1973), vol. 2 (1976), vol. 3 (1980).
-
(4) - ELIAS (H.G.) - Macromolecules (vol. 3), Physical Structures and Properties. - Wiley (2008).
-
(5) - MARK (H.F.) (édit.) - Encyclopedia of polymer Science and Technology. - Wiley, New York, 3e édition (12 volumes) (2004).
-
(6) - SUN (F.) - Physical chemistry of Macromolecules – Basic Principles and Issues - . Wiley Interscience, New York (1994).
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Groupe Français d'Étude et d'Applications des Polymères http://www.gfp.asso.fr/
Polymer Division de l'American Chemical Society http://www.polyacs.org/
American Chemical Society – Division of Polymeric Materials : Science and Engineering http://membership.acs.org/P/PMSE/
International Union of Pure and Applied Chemistry – Polymer Division http://www.iupac.org/web/ins/400
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