STM-PL-05-Plasturgie 9 : Structure, propriétés et caractérisation des polymères
- ue-mec-stm-pl-05
- Plasturgie
Semestre : 6
Responsable(s) du contenu pédagogique
- Richard SAUMON
- Xavier CECCHET
| Total coefficients : 4 |
| Total heures : 48 (3 cours, 27 TD, 18 TP) |
| Total heures travail personnel : 18 |
Prérequis
L'EC Plasturgie 2 - Chapitre : Connaissances des matières plastiques
Objectif
- Apporter les éléments indispensables à la compréhension des propriétés physiques et chimiques des macromolécules (polymères) comme matériau de base pour les matières plastiques.
- Savoir analyser et interpréter les résultats d'essais de caractérisations matières physique/mécaniques à différentes échelles du polymère.
- Savoir établir les liens entre la microstructure et les propriétés thermomécaniques des polymères
Programme
- Chimie Physique des Polymères : 3 heures
Introduction à la chimie du carbone, nomenclature des molécules organiques, notion de réaction de chimie organique, définition d'un polymère. Différents types de polymérisation ; ·Dégradation et Stabilisation des polymères
- Structures et propriétés physiques des polymères : 12 heures
La chaîne macromoléculaire, généralités : abréviations/composants auxiliaires/noms commerciaux, diversités des propriétés (mécaniques, conditions d'usinage par enlèvement de copeaux?), structure : conformation de chaîne (homo/copolymères, ramification, stéréo-isométrie), dimension des macromolécules (distribution des poids moléculaires, influence des propriétés, enchevêtrement, blends..· Polymère amorphe et semi-cristallin, structure cristalline, taux de cristallinit cristallisation, fusion, cinétique. Les différentes techniques de caractérisations : de la microstructure aux propriétés mécaniques. Les différentes transitions dans les polymères : description du changement d'tat, propriétés mécaniques, électriques, optiques fonction de la température et de la vitesse-Influence de la masse moléculaire, du Process·, des adjuvants (plastifiants, stabilisants?)-Mélanges de polymères
- Recyclage des polymères : 1,5 heures
Matériaux bio-sourcés. Compostages des matières plastiques. Exemples de produits bio-sourcés
- TD :Propriétés des polymères : 5 heures
Calcul du taux de cristallinité d'un PE/PP d'après courbe DSC. Détermination de la fluidité à chaud par la méthode de calcul du MFR et MVR. Calcul de résilience Charpy. Essai de traction calcul des contraintes sh-sb-r, allongements relatifs aux points sh-sb-r, et modules tangent et sécant.
- Perturbateurs endocriniens : 1,5 heures
Nature des perturbateurs. Origines. Minimisations des perturbateurs.
CHIMIE PHYSIQUE DES POLYMERES :
- Outils pour comprendre la chimie des polymères : introduction à la chimie du carbone. Les liaisons chimiques. Les groupes fonctionnels en chimie organique - réactions en chimie organique. Notions de thermochimie et cinétique chimiques.
- Structure des polymères : définition d'un polymère. Masses d'un polymère. Structure chimique des grandes classes de polymères synthétiques. Topologie des polymères. Régularit stéréochimie et tacticité. Morphologie.
- Synthèse de polymères : les différents types de polymérisation. Polycondensation. Polymérisations anionique et cationique. Polymérisation radicalaire. Copolymérisation statistique. Catalyse. Stabilité d'un polymère.
STRUCTURES ET PROPRIETES PHYSIQUES DES POLYMERES :
La chaîne macromoléculaire :
- Généralités : abréviations/composants auxiliaires/noms commerciaux, diversités des propriétés
- Structure : conformation de chaîne (homo/copolymères, ramification, stéréo-isométrie), dimension des macromolécules (distribution des poids moléculaires, influence des propriétés, enchevêtrement, blends ...).
Transition vitreuse :
- Description du changement d'tat
- Propriétés mécaniques fonction de la température
- Influence de la masse moléculaire
- Process
Polymère semi-cristallin : structure cristalline, taux de cristallinité cristallisation, fusion, cinétique.
Contraintes pédagogiques - Méthodes pédagogiques
- Chimie Physique des Polymères : 3 heures
Introduction à la chimie du carbone, nomenclature des molécules organiques, notion de réaction de chimie organique, définition d'un polymère. Différents types de polymérisation ; ·Dégradation et Stabilisation des polymères
- Structures et propriétés physiques des polymères : 12 heures
La chaîne macromoléculaire, généralités : abréviations/composants auxiliaires/noms commerciaux, diversités des propriétés (mécaniques, conditions d'usinage par enlèvement de copeaux?), structure : conformation de chaîne (homo/copolymères, ramification, stéréo-isométrie), dimension des macromolécules (distribution des poids moléculaires, influence des propriétés, enchevêtrement, blends..· Polymère amorphe et semi-cristallin, structure cristalline, taux de cristallinit cristallisation, fusion, cinétique. Les différentes techniques de caractérisations : de la microstructure aux propriétés mécaniques. Les différentes transitions dans les polymères : description du changement d'tat, propriétés mécaniques, électriques, optiques fonction de la température et de la vitesse-Influence de la masse moléculaire, du Process·, des adjuvants (plastifiants, stabilisants?)-Mélanges de polymères
- Recyclage des polymères : 1,5 heures
Matériaux bio-sourcés. Compostages des matières plastiques. Exemples de produits bio-sourcés
- TD :Propriétés des polymères : 5 heures
Calcul du taux de cristallinité d'un PE/PP d'après courbe DSC. Détermination de la fluidité à chaud par la méthode de calcul du MFR et MVR. Calcul de résilience Charpy. Essai de traction calcul des contraintes sh-sb-r, allongements relatifs aux points sh-sb-r, et modules tangent et sécant.
- Perturbateurs endocriniens : 1,5 heures
Nature des perturbateurs. Origines. Minimisations des perturbateurs.
CHIMIE PHYSIQUE DES POLYMERES :
- Outils pour comprendre la chimie des polymères : introduction à la chimie du carbone. Les liaisons chimiques. Les groupes fonctionnels en chimie organique - réactions en chimie organique. Notions de thermochimie et cinétique chimiques.
- Structure des polymères : définition d'un polymère. Masses d'un polymère. Structure chimique des grandes classes de polymères synthétiques. Topologie des polymères. Régularit stéréochimie et tacticité. Morphologie.
- Synthèse de polymères : les différents types de polymérisation. Polycondensation. Polymérisations anionique et cationique. Polymérisation radicalaire. Copolymérisation statistique. Catalyse. Stabilité d'un polymère.
STRUCTURES ET PROPRIETES PHYSIQUES DES POLYMERES :
La chaîne macromoléculaire :
- Généralités : abréviations/composants auxiliaires/noms commerciaux, diversités des propriétés
- Structure : conformation de chaîne (homo/copolymères, ramification, stéréo-isométrie), dimension des macromolécules (distribution des poids moléculaires, influence des propriétés, enchevêtrement, blends ...).
Transition vitreuse :
- Description du changement d'tat
- Propriétés mécaniques fonction de la température
- Influence de la masse moléculaire
- Process
Polymère semi-cristallin : structure cristalline, taux de cristallinité cristallisation, fusion, cinétique.
Contraintes pédagogiques - Moyens spécifiques
Ce module ne peut avoir lieu après le module Projet S8.
Mode d'évaluation
3 évaluations individuelles écrites (2 de 1 heure 30 min et 1 de 1 heure) en cours de formation.
Bibliographie
1. Titre : Précis MATIERES PLASTIQUES Structures et mise en ouvre - Auteur(s) J-P Trotignon, J. Verdu, A. Dobracginsky, M. Piperaud - Edition : Nathan - Année : 1996.
2.Titre : Polymères - Structure et propriétés - Auteur(s) : C. Oudet - Edition : Masson - Année : 1993.
3. Titre : Les polymères, de la molécule à l'objet. Auteur(s) : M. Carrega - Edition : EDP Sciences - Année : 1999.
4. Titre : Mécanique des matériaux polymères - Auteur (s) : Jean Louis Halary, Françoise Lauprêtre et Lucien Monnerie - Edition : BELIN - Année : 2008.
5. Titre : De la macromolécule au matériau polymère : synthèse et propriétés des chaines - Auteur (s) : Jean Louis Halary, Françoise Lauprêtre et Lucien Monnerie - Edition : BELIN - Année : 2006.
6. Titre : Matériaux polymères - Auteur(s) : G. W. Ehrenstein. & F. Montagne - Edition : Hermes - Année : 2000.
7. Titre : Les polymères solides - Auteur(s) : J. Rault - Edition : Cépaduès - Année : 2002.