Science des polymères
Résumé
Introduction à la physique des polymères et aux liens entre structures chimiques et propriétés macroscopiques, avec accent sur la morphologie et le comportement thermomécanique. Méthodes de mise en œuvre, fournissant les bases nécessaires à la sélection des polymères dans un contexte industriel.
Contenu
1. Physique et propriétés mécaniques des polymères
Introduction : structures chimiques des chaînes et des réseaux moléculaires, distributions de masse molaire
Propriétés physiques des macromolécules : interactions intermoléculaires, solubilité, mélanges
Structure des polymères solides : polymères amorphes vitreux, semi-cristallins et polymères à cristaux liquides
Comportement mécanique des polymères : viscoélasticité, élasticité caoutchoutique, enchevêtrement
Rupture, fatigue et la résistance à l'impact : plasticité, craquelures, "rubber toughening"
2. Technologie et mise en oeuvre des polymères
Introduction aux plastiques et leurs adjuvants : rhéologie de la mise en œuvre, cinétique de solidification, relations structure-propriétés, dégradation, biodégradation, recyclage, économie de production et impact sur l'environnement, sélection des matériaux.
Description des techniques de transformation des thermoplastiques et thermodurcis : extrusion, moulage par injection, thermoformage, soufflage et filage, revêtements, mousses, polymères « difficiles », caoutchoucs et élastomères, conception d'une pièce.
Mots-clés
Polymères, macromolécules, propriétés mécaniques, viscoélasticité, rhéologie, mise en oeuvre, conception de pièces, sélection de matériaux
Compétences requises
Cours prérequis indicatifs
Physique générale
Chimie organique et des polymères
Concepts importants à maîtriser
Notions de calcul, chimie organique, thermodynamique classique et statistique, propriétés mécaniques, rhéologie simple, comment établir un cahier des charges, approche rationnelle de la sélection des matériaux
Acquis de formation
A la fin de ce cours l'étudiant doit être capable de:
- Résoudre des problèmes simples en physique des polymères
- Prévoir les propriétés des polymères à partir de leurs structures
- Interpréter les propriétés des polymères en termes de leurs structures
- Expliquer les phénomènes physiques associés aux polymères en termes de concepts fondamentaux simples
- Identifier les polymères de commodité et les polymères techniques les plus courants
- Décrire les principales techniques de mise en oeuvre des plastiques ainsi que leurs applications
- Proposer des matériaux et des procédés de mise en oeuvre pour une applications donnée
- Evaluer l'impact environnemental et la viabilité économique de différents matériaux et procédés
Compétences transversales
- Ecrire un rapport scientifique ou technique.
- Evaluer sa propre performance dans le groupe, recevoir du feedback et y répondre de manière appropriée.
Méthode d'enseignement
Ex cathedra avec exercices
Travail attendu
Participation aux cours, résolution d'exercices, lecture du polycopié.
Méthode d'évaluation
Examen écrit
Ressources
Bibliographie
"Traité des matériaux vol. 14: Matériaux polymères", H.-H. Kausch (et al), 2000
"Introduction to polymers", R.J. Young and P.A. Lowell, 2008
Polycopié "Mise en oeuvre des polymères" (disponible sur le site moodle), protocoles des TPs
Ressources en bibliothèque
- Traité des matériaux vol. 14: Matériaux polymères / Kausch
- Polycopié "Mise en oeuvre des polymères"
- Introduction to polymers / Young
Liens Moodle
Dans les plans d'études
- Semestre: Automne
- Forme de l'examen: Ecrit (session d'hiver)
- Matière examinée: Science des polymères
- Cours: 2 Heure(s) hebdo x 14 semaines
- Exercices: 1 Heure(s) hebdo x 14 semaines
- Semestre: Automne
- Forme de l'examen: Ecrit (session d'hiver)
- Matière examinée: Science des polymères
- Cours: 2 Heure(s) hebdo x 14 semaines
- Exercices: 1 Heure(s) hebdo x 14 semaines
- Semestre: Automne
- Forme de l'examen: Ecrit (session d'hiver)
- Matière examinée: Science des polymères
- Cours: 2 Heure(s) hebdo x 14 semaines
- Exercices: 1 Heure(s) hebdo x 14 semaines
- Semestre: Automne
Semaine de référence
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Légendes:
Cours
Exercice, TP
Projet, autre