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Communication Dans Un Congrès Année : 2018

Comportement mécanique et cristallisation induite par la déformation du poly (ethylène furandicarboxylate) lors d’étirages uniaxiaux

Emilie Forestier
Noëlle Billon
Nicolas Sbirrazzuoli
Nathanael Guigo

Résumé

Le poly(éthylène 2,5-furandicarboxylate), plus communément appelé « PEF » est un nouveau venu dans le monde des polymères. Il s’agit d’un polymère qui est considéré comme l’analogue entièrement biosourcé du poly(éthylène téréphtalate) ou « PET », issu de la pétrochimie. Bien que ces deux molécules soient très proches (Figures 1 et 2), la présence d’un cycle furanique fermé par un oxygène à la place du cycle benzoïque, va induire une nouvelle architecture de chaîne conduisant à des interactions et des conformations différentes pour le squelette. Ces changements spatiaux ont plusieurs répercussions. Tout d’abord, la transition vitreuse du PEF est légèrement plus haute que celle du PET (85°C pour le PEF contre 75°C pour le PET). Par ailleurs, le PEF est moins linéaire que le PET et donc cristallise dans des conditions différentes mais reste « trempable ». Et enfin, le PEF possède de meilleures propriétés barrières que le PET [1]. Comme le PET, le PEF présente une gamme d’étirabilité qui le rend apte à la fabrication de bouteille. La température de transition vitreuse est le paramètre clé dans ce procédé puisqu’elle permet d’utiliser le polymère dans son état caoutchoutique. La proximité de ces deux températures (entre le PEF et le PET) permet de mettre en forme le PEF dans des gammes similaires à celles déjà utilisées pour le PET dans l’emballage alimentaire et notamment dans les bouteilles en plastique. Cette faculté faciliterait l’insertion du PEF sur le marché industriel. A l’heure actuelle, le comportement thermomécanique du PEF pris au-dessus de sa transition vitreuse est peu connu ainsi que les mécanismes microstructuraux impliqués lors de son étirage [2,3]. Il est cependant capable, dans les bonnes conditions de température et de vitesse de déformation, de cristalliser sous étirage au même titre que le PET [4,5]. Mécaniquement la cristallisation sous étirage est observée par un durcissement structural plus ou moins marqué (Figure 3). Microstructuralement, la cristallisation induite est le résultat d’une organisation spatiale des chaines. On peut dans certains cas parler de cristal. Cette nouvelle microstructure va être responsable de la future tenue du matériau, de sa stabilité ainsi que des propriétés mécaniques et thermiques. Le développement de la microstructure induite est très dépendant des conditions de vitesse et de température. Dans cette étude un PEF a été testé en traction au-dessus de sa température de transition dans différentes conditions de temps et de températureIl est apparu que le comportement macroscopique de ce nouveau matériau est contrôlé par le couple vitesse/température d’étirage et que la définition d’un paramètre unique de contrôle, la vitesse de déformation équivalente à une température de référence était possible (Figure 3). On pourrait ainsi exprimer les conditions d’étirage et la déformation nécessaire pour provoquer la cristallisation en fonction de cette variable unique. Ces résultats valideraient aussi l’usage du principe d’équivalence temps/température à grande déformation pour ce matériau. Cette présentation a pour but de décrire les premiers résultats dans ce domaine, à savoir de venir étudier en détail et de comparer la microstructure induite par les différentes contraintes en temps/température par diffractions des rayons X et spectroscopie infrarouge, ainsi que son influence sur les propriétés mécaniques (module élastique, module de perte), les propriétés thermiques (transition vitreuse, relaxations beta et alpha) ainsi que la perméabilité du matériau.

Domaines

Matériaux
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Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)

Dates et versions

hal-01987957 , version 1 (26-03-2019)

Identifiants

  • HAL Id : hal-01987957 , version 1

Citer

Emilie Forestier, Noëlle Billon, Christelle Combeaud, Nicolas Sbirrazzuoli, Nathanael Guigo. Comportement mécanique et cristallisation induite par la déformation du poly (ethylène furandicarboxylate) lors d’étirages uniaxiaux. 28ème Edition Déformation des polymères Solides (DEPOS 2018), Sep 2018, La Bresse, France. ⟨hal-01987957⟩
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