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Étude du viellissement physique et chimique du polypropylène

Guero, Gbeuli (2006). Étude du viellissement physique et chimique du polypropylène. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Ce projet de recherche porte sur l'étude des mécanismes de vieillissement physique et chimique du polypropylène et de leurs conséquences sur sa structure cristalline et sur ses propriétés mécaniques.

Pour simuler le vieillissement physique, des traitements thermiques ont été appliqués dans une atmosphère contrôlée d'azote, afin d'éviter les phénomènes d'oxydation. Dans le cas du vieillissement en présence d'oxygène, les échantillons ont été placés dans un four à l'air ambiante pour un traitement de thermo oxydation. Quatre températures ont été sélectionnées pour les différents traitements thermiques de part et d'autres des températures de transitions vitreuses Tg1 et Tg2 du polypropylène.

 80oC > Tg2
 Tg1 < 40oC < Tg2
 Tg1 < 20oC (température ambiante < Tg2
 -10oC < Tg1

Les analyses thermiques par DSC (Calorimétrie Différentielle à Balayage) ont montré qu'en fonction de la température et du mode de vieillissement, la structure du polypropylène évolue plus ou moins rapidement vers un état d'équilibre thermodynamique. Cette évolution de la structure du polypropylène est confirmée par des essais de tractions réalisés dans différentes conditions. Aux faibles températures, les relaxations structurales prédominent dans la structure du polypropylène lors de son vieillissement, ce qui entraîne une forte augmentation du module de Young. Aux plus fortes températures, comme les coupures des chaînes amorphes sont plus fréquentes et l'augmentation de la cristallinité est favorisée, le vieillissement a une plus grande influence sur la contrainte d'écoulement et la déformation à la rupture du polypropylène.

Ce travail a permis de mettre en évidence les conditions dans lesquelles le vieillissement physique du polypropylène peut être accéléré. De plus, la superposition des phénomènes de vieillissement physique et chimique lors d'un traitement thermo oxydatif a pu être confirmé.

Titre traduit

Study of physical and chemical aging of polypropylene

Résumé anglais

In this research project, a study of the mechanisms of physical and chemical aging of polypropylene and their consequences on its crystalline structure and its mechanical properties was carried out.

To simulate physical aging, heat treatments were performed in a controlled atmosphere of nitrogen, in order to avoid the phenomena of oxydation. In the case of aging in the presence of oxygen, the samples were placed in a furnace for a treatment of thermo oxydation. Four temperatures on either sides of the temperatures of glass transitions Tgl and Tg2 of polypropylene were selected for the various heat treatments.

- 80°C > Tg2
- Tg1 < 40°C < Tg2
- Tg1 < 20°C < Tg2
- - 10°C < Tg1

Thermal analyses by DSC (Differential Scanning Calorimetry) showed that, depending on the temperature and of the mode of aging, the structure of polypropylene evolves more or less quickly toward a state of thermodynamic balance. This evolution of the structure of polypropylene is confirmed by tests tensile carried out under various conditions. At the low temperatures, structural relaxation prevails in the structure of polypropylene during its aging, which involves a strong increase in the Young modulus. At the higher temperatures, as the cuts of the amorphous chains are more frequent and the increase in crystallinity is favoured, aging with a greater influence on the yield stress and the strain at failure of polypropylene.

This study has shown the conditions in which the physical aging of polypropylene can be accelerated. In addition, the superimposition of the physical and chemical aging phenomenon during thermo oxidative treatment has been confirmed.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie mécanique". Bibliogr.: f. [97]-103. Chap. 1. Revue littéraire -- Chap. 2. Méthodes expérimentales -- Chap. 3. Propriétés thermiques du polypropylène -- Chap. 4. Évolution des propriétés mécaniques.
Mots-clés libres: Chimique, Cristallin, Evolution, Mecanique, Mecanisme, Physique, Polyprotylene, Propriete, Structure, Thermique, Vieillissement
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Vu-Khanh, Toan
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt: 10 mars 2011 17:04
Dernière modification: 03 nov. 2016 00:45
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/502

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