Comportement rhéologique de polyoléfines au cours d'une cristallisation isotherme à partir de l'état fondu : relation entre la fraction transformée et les modules dynamiques

Rheological behaviour of polyolefins during isothermal crystallization from the melt : relation between the crystallizable fraction and the dynamic modul

• Auteur / Autrice : Khaled Boutahar
• Direction : Christian Carrot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Saint-Etienne

Résumé

La dépendance des propriétés viscoélastiques avec la structure est bien établie dans le cas des polymères amorphes en deçà et au-delà de la transition vitreuse et dans le cas des polymères semi-cristallins. Cependant, il en va tout autrement pour les structures intermédiaires comme celles rencontrées en cours de cristallisation où la structure est biphasique groupe intimement deux phases. L'approche proposée dans ce travail considère un polymère en cours de cristallisation à partir de l'état fondu comme un système modèle pour les polymères chargés. Les objectifs sont de vérifier la possibilité d'utiliser les mesures rhéologiques comme moyen de suivi de cinétiques de cristallisation, démarche intéressante si la fraction transformée peut être déduite des données rhéologiques et de valider des équations constitutives décrivant le comportement rhéologique de polymères en évolution durant la cristallisation. Les données expérimentales montrent la fiabilité de la spectroscopie dynamique et de la méthodologie proposée comme outil complémentaire pour le suivi de la cristallisation. L'étude morphologique du polypropylène et du polyéthylène montre qu'ils cristallisent en une structure sphérolitique. Toutefois, le polypropylène s'apparente à une suspension de particules sphériques dans une matrice liquide et le polyéthylène apparait plutôt comme un colloïde de petites particules dans une matrice liquide. Pour le polypropylène, l'étude du comportement rhéologique montre l'existence de deux valeurs critiques de la fraction volumique : 0,4 et 0,8. (t)=0,4, conforme à la théorie de percolation, est lié à l'apparition d'un effet de seuil et (t)=0,8 indique le volume de compactage maximum. L'étude des paramètres de cole-cole montre que les temps de relaxation dépendent du taux de charge et que la viscosité newtonienne varie avec (t) avec un exposant de -3/2 en accord avec la théorie de percolation. Pour le polyéthylène, l'effet de seuil apparait instantanément. Pour les deux matériaux, l'utilisation d'un module d'équilibre qui caractérise le seuil montre un exposant universel égal a 3 en accord avec la théorie des gels physiques. Ces résultats conduisent à proposer, dans le cadre des hypothèses du calcul, des expressions prédictives de la fraction transformée (t) à partir des mesures rhéologiques