Etude de la déformation viscoélastique et plastique du PET amorphe et semi-cristallin autour de la transition vitreuse

= Study of the viscoelastic and plastic deformation of amorphous and semi-crystalline PET around the glass transition

• Auteur / Autrice : Amir Ershad Langroudi
• Direction : Joseph-Michel Perez, Catherine Gauthier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des matériaux
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : GEMPPM - Groupe d’Etudes de Métallurgie Physique et de Physique des Matériaux (Lyon, INSA1975-2007)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plasticité

Viscoélasticité

Microstructure (physique)

Polymères cristallins

Matériaux amorphes

Polyéthylène térephtalate

Résumé

Ce travail concerne la déformation viscoélastique et plastique du PET amorphe et semi-cristallin autour de la transition vitreuse. Le comortement viscoélastique du PET à différents taux de cristallinité est étudié par la technique de spectrométrie mécanique en dynamique. Le comportement plastique a été étudié systématiquement sur le PET amorphe et à 38 % de cristallinité par les techniques de bipoinçonnement et de traction. Les paramètres d'activation qui caractérisent les mécanismes de plasticité ont été déterminés à partir de l'étude de relaxation de contraintes. Le suivi de l'évolution de la microstructure du PET semi-cristallin au cours des essais contrainte-déformation ou relaxation de contrainte, par les techniques de DSC et WAXS a permis de mettre en évidence le rôle de chaque composante de la microstructure (amorphe ou cristal) participant à la déformation. L'analyse et l'interprétation des propriétés viscoélastiques sont basées d'une part, sur les modèles mécaniques de la littérature et d'autre part sur le modèle physique considérant la mobilité moléculaire dans les polymères amorphes, développé par Perez et al. Les résultats de plasticité du PET amorphe ont été aussi modélisés dans le cadre de la même théorie proposée par Perez et al. Il nous a permis de reproduire l'évolution de la courbe contrainte-déformation en fonction du temps ainsi que de déterminer les paramètres d'activation. Dans le cas du PET semi-cristallin, des hypothèses de simplifications et d'approximation nous ont permis de reproduire et de modéliser la courbe contrainte-déformation en bipoinçonnement et en traction jusqu'à la contrainte d'écoulement plastique.

This work relates to the viscoelastic and plastic deformation of amorphous and semi-crytalline PET around the glass transition. This viscoelastic behavior of Pet at various degrees of crystallinity is studied by dynamic mechanical analysis. The plastic behavior is studied systematically on amorphous PET and on semi-crystalline PET (degree of crytallinity 38%) by plane-stress compression and tensile testing. The activation parameters of the mechanisms of plasticity were determined from the stress relaxation method. The follow-up of the evolution of the microstructure of the semi-crystalline PET during the test of traction/compression or stress relaxation, by the techniques of DSC and WAXS made it possible to display the part of each component of the microstructure (amorphous or crystal) in the deformation process. The analysis and the interpretation of viscoelastic properties are based, on the one hand, on the mechanical models of literature and, on the other hand, on the physical model developed by Perez and al. The results of plasticity of the amorphous PET were also modeled within the framework of Perez and al. Theory. Then it was possible to reproduce the evolution of the stress-strain curves as function of the temperature as well as determine the parameters of activation. In the case of semi-crystalline PET, given some assumptions of simplification and of approximation, we have been able to reproduce and to model the stress-strain curves in plane-stress compression and in tensile testing until the yield stress.