Chapitre 4 : Propriétés thermiques Plan du chapitre : Généralités Température de transition vitreuse Tg Température de fléchissement sous charge Température de service max/min Coefficient de dilatation thermique Conductivité thermique Version 1 - 27/10/2014

Comportement thermique les polymères thermoplastiques se ramollissent par chauffage et qui se fige par refroidissement, pouvant donc subir plusieurs fois des transformations réversibles. les polymères thermodurcissables dont la forme se fixe par chauffage et ne pouvant subir de transformations réversibles. Version 1 - 27/10/2014

Comportement thermique (2) Dans une molécule linéaire, les monomères sont enchaînés en ligne. En réalité, la molécule est rarement parfaitement linéaire. Elle peut être ramifiée. Les élastomères et les polymères thermoplastiques sont caractérisés essentiellement par de longues chaînes polymériques linéaires. Version 1 - 27/10/2014

Comportement thermique (3) Enfin, les chaînes moléculaires peuvent être interconnectées en réseau (réticulées) et constituent alors une seule grande molécule. Les molécules des thermodurcissables sont réticulées. Version 1 - 27/10/2014

Comportement thermique (4) A l’état solide, les polymères sont totalement à l’état amorphe (comme le verre) ou bien en partie amorphe et en partie cristallisés. Ce sont ces différentes microstructures solides particulières qui sont à l’origine de leurs propriétés. Version 1 - 27/10/2014

Polymères amorphes Les macromolécules y sont entremêlées en pelote. On dit qu'elles sont en désordre. Dans la structure amorphe, les macromolécules glissent les unes sur les autres engendrant une faible résistance à la traction. Version 1 - 27/10/2014

Polymères cristallins non orientés Taux de cristallinité élevé. Les cristallites ont une orientation relative désordonnée. Par élévation de la température, ils deviennent amorphes ce qui permet de les mouler. Version 1 - 27/10/2014

Polymères cristallins orientés Les cristallites sont orientées lors d’un étirage à froid, donc bonne résistance à la traction. Version 1 - 27/10/2014

Température de transition vitreuse Tg Plan du chapitre : Généralités Température de transition vitreuse Tg Température de fléchissement sous charge Température de service max/min Coefficient de dilatation thermique Conductivité thermique Version 1 - 27/10/2014

Température de transition vitreuse Exprime un changement de phase d’un matériau, d’un état vitreux et dur à un état mou et caoutchouteux. Mise en mouvement des zones amorphes. Si un polymère a une Tg < T ambiante, il sera mou et souple à température ambiante (les élastomères, par exemple). Version 1 - 27/10/2014

Quelques valeurs Abréviation Nom chimique Tg ABS Acrylonitrile Butadiène Styrène 87,9 – 128 PVC Polychlorure de vinyle 74,9 – 105 PA Polyamide 43,9 – 55,9 PC Polycarbonate 142 – 205 PE Polyéthylène -25,2 – -15,2 PET Polytérephtalate d’éthylène 67,9 – 79,9 PMMA Polyméthacrylate de méthyle 84,9 – 165 POM Polyoxyméthylène -18,2 – -8,15 PP Polypropylène PS Polystyrène 73,9 – 110 PUR Polyuréthane 60 – 90 PTFE Polytétrafluoroéthylène 107 – 123 Version 1 - 27/10/2014

(cas d’un polymère cristallin) Température de fusion Température de fusion (cas d’un polymère cristallin) Phase cristalline Etat liquide Tf est moins nette que pour un corps pur. Version 1 - 27/10/2014

Influence sur les propriétés mécaniques Chute des propriétés mécaniques (E, par exemple). Tg Tf Version 1 - 27/10/2014

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L’essai selon ISO 75-1 (2013) Où sf = 1,80 ; 0,45 ou 8 Mpa   Où sf = 1,80 ; 0,45 ou 8 Mpa (suivant ISO 75-2 (2013)) On cherche la température pour obtenir une déflexion déterminée (ISO 75-2). 1 – Micromètre à cadran 2 – Thermomètre 3 – Agitateur 4 – Charge b – Largeur de l’éprouvette h – Épaisseur de l’éprouvette L – Portée entre les supports Version 1 - 27/10/2014

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Température de service max/min Tservice max = température à laquelle un matériau peut être utilisé sans oxydation,  sans changement chimique ou sans qu’une déflexion excessive ou « fluage » ne devienne un problème. Tservice min = température en dessous de laquelle le matériau devient fragile. Pour la plupart des polymères, une température élevée signifie « n’importe quelle température au dessus de 135°C ». Pour les élastomères, la température de service minimale est la température de transition vitreuse. Version 1 - 27/10/2014

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Définition   Ou encore :   Version 1 - 27/10/2014

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Quelques valeurs de comparaison Version 1 - 27/10/2014

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Définition Le coefficient de conductivité thermique k [W m-1 K-1] : Deux valeurs : PS : 0.03 W m-1 K-1 Cuivre : 400 W m-1 K-1   ©2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning™ is a trademark used herein under license. Version 1 - 27/10/2014

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Quelques valeurs Version 1 - 27/10/2014