Rhéologie aux interfaces des matériaux polymères multicouches et ...

Khalid Lamnawar
INSA de Lyon
En analysant les résultats obtenus, il est clair que le MFI du PA6 (1) (plus fluide) est très
élevé par rapport à ceux des autres matériaux. En revanche, les produits à base de PE et PA6
(2) semblent être très visqueux et compatibles avec des grades type extrusion.
4. Propriétés viscoélastiques des polymères seuls
4.1. Mesures par spectrométrie mécanique dynamique et rhéologie
capillaire
Le comportement viscoélastique des polymères dans la zone terminale (temps longs ou
hautes températures) revêt une importance particulière car c’est dans cette zone que seront
transformés les matériaux de cette étude (transformation à l’état fondu). En toute rigueur, les
déformations macroscopiques mises en jeu lors de la mise en forme relèvent de la
viscoélasticité non linéaire. La description de celle‐ci requiert des informations issues de
l’étude du matériau en viscoélasticité linéaire. D’autre part, la viscoélasticité linéaire est une
source d’information importante quant à la structure des macromolécules, qui conditionne le
comportement rhéologique.
Dans notre étude on s’intéressera en premier temps aux caractérisations rhéologiques des
polymères seuls par des expériences de spectrométrie dynamique, dans le domaine de la
viscoélasticité linéaire. Des mesures rhéologiques en mode dynamique oscillatoire à
déformation contrôlée ont été ainsi effectuées à l’aide d’un rhéomètre ARES (TA
Instruments) en géométries plan/plan et cône/plan dans une zone de fréquences comprises
entre 0.1 et 100 rad∙s ‐1 .
Dans un deuxième temps, les propriétés rhéologiques des matériaux à hauts gradients de
cisaillement ont été investiguées à l’aide d’un rhéomètre capillaire CHEAST comportant trois
rapports L/D de 10,20 et 30 pour les corrections de Bagley. La zone de cisaillement apparent
est entre 20 et 5000s ‐1 . Les corrections de Rabinowich de ce dernier ont été également
*
effectuées en traçant des courbes log (contrainte)=f (log γ ).
apparent
Domaine linéaire en spectrométrie mécanique dynamique
Le comportement viscoélastique linéaire de polymère en fonction de la fréquence et de la
température constitue une caractérisation indispensable de leurs propriétés macroscopiques
et moléculaires. En effet, tous les tests de caractérisation rhéologiques des matériaux
polymères sont effectués en domaine linéaire. On parle de viscoélasticité linéaire lorsque la
déformation totale d’un matériau peut être décomposée comme la somme des termes
élastiques et visqueux indépendants. Le principe de superposition de Boltzmann indique que
chaque élément du système contribue indépendamment à la déformation totale, qui se réduit
alors par la somme des déformations de ces éléments placés en série.
La détermination du domaine linéaire en spectrométrie dynamique s’effectue par
l’observation de l’évolution des modules G’ ou G’’ lors d’un accroissement de la déformation.
Une diminution de ces grandeurs indique la limite de la déformation acceptable. En effet, le
concept de la viscoélasticité linéaire sous‐entend que l’état du système observé n’évolue pas
Partie B
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