Étude par microscopie à force atomique des mécanismes de plasticité dans les polymères semi-cristallins à liaisons hydrogène PDF Download
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Author: Vincent Ferreiro Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 209
Book Description
Ce travail a eu pour objectif d'imager et de caractériser par microscopie à force atomique les mécanismes de plasticité des polymères semi-cristallins à liaisons hydrogène. L'observation par microscopie à force atomique des mécanismes de plasticité dans le polyamide 6 de faible cristallinité (Chi = 40%) a été faite au voisinage du seuil de plasticité afin d'étudier l'initiation et la propagation de la plasticité. Le polyamide 6 en raison de la présence des liaisons hydrogène est hygroscopique ; dans un premier temps, nous avons étudié le comportement plastique du polyamide 6 contenant 6% d'eau en fonction de la température et de la vitesse de déformation. A grande vitesse de déformation (10-2s-1) et pour T>160°C, le polyamide 6 se déforme par striction localisée et les observations AFM mettent clairement en évidence la structure fibrillaire des sphérolites. Entre 160°C et Tg=37°C, la striction est diffuse et la déformation est gouvernée par la propagation de bandes de cisaillement, équidistantes, dans la phase amorphe. Lorsque les bandes traversent les lamelles, celles-ci se cisaillent localement par un glissement cristallin homogène. Au dessous de Tg, à 0°C, le polyamide 6 se déforme par striction localisée ; il n'y a pas de fibrillation comme à haute température mais des bandes de cisaillement se propagent sur toute la surface du film en cassant les lamelles qu'elles rencontrent. Lorsque le taux d'humidité des films augmente, la contrainte au seuil de plasticité diminue traduisant le fait que la déformation devient plus ductile. Les observations AFM montrent que les liaisons hydrogène, localisées dans la phase amorphe, jouent le rôle de coefficient de frottement et entravent la propagation des bandes de cisaillement. Des études complémentaires sur un polyamide 6 ultraorienté montrent que l'initiation des bandes de cisaillement se fait dans la phase amorphe. L'angle entre les bandes et l'axe de traction a été interprété par le critère de plasticité de Mohr-Coulomb.
Author: Vincent Ferreiro Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 209
Book Description
Ce travail a eu pour objectif d'imager et de caractériser par microscopie à force atomique les mécanismes de plasticité des polymères semi-cristallins à liaisons hydrogène. L'observation par microscopie à force atomique des mécanismes de plasticité dans le polyamide 6 de faible cristallinité (Chi = 40%) a été faite au voisinage du seuil de plasticité afin d'étudier l'initiation et la propagation de la plasticité. Le polyamide 6 en raison de la présence des liaisons hydrogène est hygroscopique ; dans un premier temps, nous avons étudié le comportement plastique du polyamide 6 contenant 6% d'eau en fonction de la température et de la vitesse de déformation. A grande vitesse de déformation (10-2s-1) et pour T>160°C, le polyamide 6 se déforme par striction localisée et les observations AFM mettent clairement en évidence la structure fibrillaire des sphérolites. Entre 160°C et Tg=37°C, la striction est diffuse et la déformation est gouvernée par la propagation de bandes de cisaillement, équidistantes, dans la phase amorphe. Lorsque les bandes traversent les lamelles, celles-ci se cisaillent localement par un glissement cristallin homogène. Au dessous de Tg, à 0°C, le polyamide 6 se déforme par striction localisée ; il n'y a pas de fibrillation comme à haute température mais des bandes de cisaillement se propagent sur toute la surface du film en cassant les lamelles qu'elles rencontrent. Lorsque le taux d'humidité des films augmente, la contrainte au seuil de plasticité diminue traduisant le fait que la déformation devient plus ductile. Les observations AFM montrent que les liaisons hydrogène, localisées dans la phase amorphe, jouent le rôle de coefficient de frottement et entravent la propagation des bandes de cisaillement. Des études complémentaires sur un polyamide 6 ultraorienté montrent que l'initiation des bandes de cisaillement se fait dans la phase amorphe. L'angle entre les bandes et l'axe de traction a été interprété par le critère de plasticité de Mohr-Coulomb.
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Comprendre les différentes étapes de la formation des cristaux de polymères au niveau moléculaire représente un des problèmes majeurs dans le domaine de la physique des polymères. Il n'est pas clairement établi si la transition de l'état isotrope, où les chaînes sont enchevêtrées, à une structure semi-cristalline est accompagnée par la présence de phases métastables intermédiaires. Dans ce travail, nous proposons l'étude du processus de cristallisation de polymères qui possèdent une phase cristal-liquide stable thermodynamiquement impliquant l'arrangement des chaînes polymères. En variant les conditions de cristallisation des polymères, cette pré-organisation peut-être activée ou désactivée, permettant d'évaluer les conséquences sur le processus de cristallisation et la morphologie résultante. Les études ont porté sur le poly(di-n-éthylsiloxane), et le poly(di-n-propylsiloxane), en masse et en film mince (épaisseur
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Les mécanismes de déformation de trois polymères semi-cristallins à morphologie sphérolitiques ont été étudiés par microscopie à force atomique in situ à l'aide d'une machine de traction. Le polyamide 6, le polybutène et le polycaprolactone utilisés lors de cette étude se déforment tous par fragmentation lamellaire. Des micro-craquelures ont également été observées dans le polybutène. Ces deux mécanismes s'amorcent dès la fin du domaine élastique. Ils sont tous deux à l'origine d'une déformation permanente et d'une dégradation des propriétés mécaniques. Ces constations expérimentales ont conduit à l'hypothèse d'un couplage entre plasticité et endommagement. Après avoir identifié la contribution visqueuse pour chaque matériau, l'endommagement et la déformation plastique ont été mesurés par des essais de traction charge/décharge. Il s'est avéré que dans les trois matériaux de l'étude, l'évolution du dommage en fonction de la déformation plastique suit une unique loi malgré les nombreuses différences structurales (épaisseur des lamelles, diamètres des sphérolites, température de transition vitreuse ... ). Une loi de comportement a été établie d'une part sur le concept qu'un polymère semi-cristallin est constitué d'un réseau macromoléculaire bridé par la structure cristalline et d'autre part de la constatation que la destruction de la structure cristalline induit un endommagement régi par la loi précédemment identifiée. Cette loi a été implémentée dans un code de calcul éléments finis. Elle permet de reproduire très convenablement les essais de traction monotones et cycliques de l'étude et de prédire le comportement en relaxation des polymères semi-cristallins.
Author: Christophe Thomas Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 205
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L'objet de ce travail est d'étudier la nucléation et la propagation des mécanismes de plasticité dans les polymères semi-cristallins en fonction des conditions d'élaboration. La technique d'observation utilisée est la microscopie à force atomique (AFM) en mode intermittent. L'originalité de l'étude est l'utilisation d'une platine de traction in situ placée sous l'AFM permettant de suivre la même zone au cours de la déformation. Les observations in situ sur le polybutène-1 isotactique montrent que les mécanismes de plasticité s'initient au cœur des sphérolites et que leur nature dépend fortement du taux de cristallinité et de la taille des sphérolites : dans les sphérolites de grande taille, on observe la formation de multiples micro craquelures tandis que dans les sphérolites de petite taille, le mécanisme prépondérant est la fragmentation multiple des lamelles cristallines. Les études sur le polyéthylène téréphtalate (PET) ont été menées par AFM post mortem. Le PET amorphe se déforme par larges bandes de déformation où le PET cristallise. Dans le PET semi-cristallin à faible taux de cristallinité, on observe la nucléation et la propagation de bandes de cisaillement dans la phase amorphe du polymère.
Author: Vincent Ferreiro
Author: Vincent Ferreiro
Author: Matthieu Defaux
Author: Fabrice Détrez
Author: Christophe Thomas