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IUPAC 1 Etat solide Polymères à l'état solide. IUPAC 2 Etat solide PLAN GENERAL 1. Introduction générale 2. État vitreux 3. État cristallin 4. État caoutchoutique.

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1 IUPAC 1 Etat solide Polymères à l'état solide

2 IUPAC 2 Etat solide PLAN GENERAL 1. Introduction générale 2. État vitreux 3. État cristallin 4. État caoutchoutique. Élastomères

3 IUPAC 3 4. Etat caoutchoutique 4. État caoutchoutique. Élastomères Introduction 4.1. Elastomères 4.2. Effet thermoélastique

4 IUPAC 4 4. Etat caoutchoutique. Introduction  Nature de l'état caoutchoutique Introduction État caoutchoutique mobilité locale du liquide absence d'écoulement enchevêtrements Particularité des substances macromoléculaires

5 IUPAC 5 4. Etat caoutchoutique. Introduction  Situation de l'état caoutchoutique sur l'axe de température T verre état caoutchoutique liquide vrai Tg zone d'écoulement Polymère amorphe non réticulé Polymère amorphe réticulé T verre état caoutchoutique Tg dégradation xxxx

6 IUPAC 6 4. Etat caoutchoutique. Introduction T cristal + verre cristal + caoutchouc liquide TgTf caoutchouc zone d'écoulement Polymère semicristallin

7 IUPAC 7 4. Etat caoutchoutique. Introduction  Rappels sur l'élasticité Solide élastique : * déformation totalement réversible * stockage / restitution d'énergie élastique

8 IUPAC 8 4. Etat caoutchoutique. Introduction Solide élastique : * contrainte proportionnelle à la déformation  loi de Hooke :  = E  Module d'Young Dimensions / unités :  =  l/l 0  E   = Pa (SI)   E

9 IUPAC 9 4. Etat caoutchoutique. Introduction Solides élastiques : tous les solides dans une gamme de déformation plus ou moins étendue       domaine élastique entre 0 et une limite= limite élastique ou seuil de plasticité inférieure au % pour métaux et céramiques facteur 3 à 10 pour élastomères

10 IUPAC Etat caoutchoutique. Introduction Origine de la force de rappel  Élasticité enthalpique Allongement des liaisons Augmentation de l'angle des liaisons  Limite élastique très faible C CC

11 IUPAC Etat caoutchoutique. Introduction

12 IUPAC 12   S   S élongation S (entropie)  Élasticité entropique allongement des chaînes Limite élastique : très importante

13 IUPAC Etat caoutchoutique 4. État caoutchoutique. Élastomères Introduction 4.1. Elastomères 4.2. Effet thermoélastique

14 IUPAC Elastomères  Importance des matériaux élastomères. Exemples. pneumatiques durites gants, préservatifs chambres à air tendeurs, "élastiques" ustensiles de cuisine (silicone) fibres textiles joints lentilles de contact

15 IUPAC Elastomères  Conditions pour qu'un polymère soit un élastomère 2. Tg < température d'utilisation 1. Polymère amorphe (pelotes) (  faible) 3. Polymère réticulé (légèrement)

16 IUPAC Elastomères

17 IUPAC Elastomères  Élastomères classiques polyisoprène 1,4 cis (caoutchouc naturel, hévéa) chaîne flexible  faible Tf = 35°C bon élastomère polyisoprène 1,4 trans (Gutta percha) chaîne plus rigide  plus élevé Tf = 75°C mauvais élastomère Remarque : cristallisation sous contrainte

18 IUPAC Elastomères Hevea brasiliensis (Euphorbiacée)

19 IUPAC Elastomères Palaquium gutta (Sapotacée)

20 IUPAC Elastomères Réticulation par le soufre (vulcanisation) 0,5 à 5% °C réaction catalysée

21 IUPAC Elastomères Réticulation par amorceur radicalaire (peroxydes)

22 IUPAC Elastomères Charges dans les élastomères : ex. noir de carbone augmente module, résistance mécanique, résistance à l'abrasion Remarque

23 IUPAC Elastomères  Élastomères thermoplastiques Exemple : polyuréthanes

24 IUPAC Elastomères

25 IUPAC Elastomères Exemple : copolymère triblocs

26 IUPAC Etat caoutchoutique 4. État caoutchoutique. Élastomères Introduction 4.1. Elastomères 4.2. Effet thermoélastique

27 IUPAC Effet thermoélastique

28 IUPAC Effet thermoélastique Justification thermodynamique : E = énergie interne Allongement réversible : dE = TdS - PdV + FdL Enthalpie libre G = H - TS et H = E + PV dG = dE + PdV + VdP - TdS - SdT dG = FdL + VdP - SdT dE = dQ + dW

29 IUPAC Effet thermoélastique dG = différentielle totale exacte  ordre de dérivation sans importance d'où Relation de Maxwell

30 IUPAC Effet thermoélastique = L/L 0

31 IUPAC Effet thermoélastique pour < 1,1 ( = L/L 0 ) pour > 1,1

32 IUPAC Effet thermoélastique Pour déformations au-delà du seuil (point d'inversion thermoélastique) dS et dL de signe contraire donc L  S (allongement des chaînes) et réciproquement : T S  L


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