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Corté, Laurent (2006) Renforcement des polymères semi-cristallins. Doctorat Chimie et Physico-chimie des polymères, Matière Molle et Chimie, ESPCI.
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Résumé
La résistance à la rupture des polymères semi-cristallins est considérablement améliorée par l'incorporation de particules (sub)microniques qui cavitent et induisent une déformation plastique étendue de la matrice plutôt que sa rupture fragile. Nous nous sommes intéressés à plusieurs aspects de ce phénomène au travers de l'étude de systèmes de polyamide renforcé. Nous montrons que des particules nanostructurées de copolymères à blocs génèrent des renforcements remarquables sans la perte en rigidité obtenue avec des particules d'élastomère. Par ailleurs, la structuration de ces copolymères semble contrôler la coalescence et la fragmentation des particules lors de la dispersion. Plus généralement, des observations microscopiques et l'application de divers traitements thermomécaniques montrent que l'organisation cristalline de la matrice est déterminante pour le renforcement. A partir de ces résultats, nous proposons un modèle s'appuyant sur les approches physiques de la fracture des milieux hétérogènes qui explique l'origine physique d'un confinement critique de la matrice nécessaire pour obtenir la ductilité. La théorie proposée prévoit comment cette grandeur dépend de l'organisation cristalline, de la taille des particules ou de la température pour les systèmes de polyamide-12 étudiés et pour plusieurs autres systèmes de la littérature.
| Type d'EPrint: | Thèse (Doctorat) |
|---|---|
| Directeur de Thèse: | Leibler, Ludwik |
| Date: | Janvier 2006 |
| Jury de Thèse: | Billon, Noelle et Meijer, Han E.H. et de Gennes, Pierre-Gilles et Bouchaud, Elizabeth et Brochard-Wyart, Françoise et Glotin, Michel |
| Ecole Doctorale: | ED 397 PHYSIQUE ET CHIMIE DES MATERIAUX |
| Discipline: | Chimie et Physico-chimie des polymères |
| Fonds: | ESPCI ParisTech |
| Institution: | ESPCI |
| Laboratoire: | Matière Molle et Chimie |
| Sujets: | 4. Science des matériaux, mécanique, génie mécanique |
| Mots-clés libres: | Semi-crystalline polymers, Block copolymers, Polyamide, Toughening, Fracture, Brittle-to-ductile transition, Polymères semi-cristallins, Copolymères à blocs, Polyamide, Renforcement, Fracture, Transition ductile-fragile |
| Code ID: | 1649 |
| Déposé par : | Laurent Corté |
| Déposé le : | 07 Avril 2006 |
Table des Matières
Introduction - 3
Références 8
Notations - 9
Chapitre 1: Etude bibliographique - 11
Notions de mécanique de la rupture 12
Préparation des systèmes renforcés 20
Principe général du renforcement 22
Les paramètres du renforcement 25
Origine physique de la distance interparticulaire critique, Lc 40
Conclusion 46
Références 48
Chapitre 2: Caractérisation des dispersions par analyse d'image - 51
Introduction 54
Experimental 57
Results and Discussion 58
Conclusion 70
Appendix A: Average ligament thickness 72
References 73
Chapitre 3: Dispersions de polymères nanostructurés - 75
References 85
Chapitre 4: Renforcer sans perdre en module - 87
Introduction 90
Experimental 91
Results 95
1Discussion 103
Conclusion 109
References 110
Chapitre 5: Organisation cristalline et renforcement - 113
Introduction 116
Experimental 118
Results 120
Discussion 127
Conclusions 130
References 131
Chapitre 6: Les effets de mise forme et d'orientation cristalline - 135
Structure cristalline des barreaux injectés - 137
Sensibilité à l'effet de peau 142
Sensibilité à l'orientation cristalline 150
Références 167
Chapitre 7: Modélisation du renforcement - 169
Introduction 171
Model 173
Comparison with experimental data 185
Conclusion 191
References 192
Conclusion - 195
Annexes - 199
A1 - Techniques expérimentales - 201
A2 - Effets des conditions d'extrusion sur les dispersions PA/SBM - 207
A3 - Dispersions de SBM dans d'autres matrices PA - 211
A4 - Choc à basse température - 215
A5 - Observations de l'endommagement - 219
A6 - Effets du traitement thermique - 223
A7 - Observations MET de l'organisation cristalline 225
A8 - Sensibilité aux conditions d'injection - 239
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