Mesure des polymères fondus

La mesure des propriétés rhéologiques des polymères est faite la plupart du temps sur des solutions diluées de polymères ou sur des polymères fondus. Cette mesure permet de déterminer les architectures moléculaires du polymère (masse moléculaire, distribution de masse moléculaire, degré de branchements), le comportement lors du process et les performances du produit fini.

L' appareil couramment utilisé pour la mesure des propriétés rhéologiques des polymères fondus est l'indicateur de fusion qui est une méthode empirique fournissant un seul point de mesure de la viscosité. L'indice de fusion (MI) représente la quantité de matière qui s'écoule à travers un capillaire dans des conditions bien précises de température de pression et de temps. Il est le plus souvent utilisé comme une méthode simple et rapide pour classer des différences entre des polymères lors d'un contrôle qualité et il fournit peu d'informations utiles pour simuler comment le matériau se comportera en cours de fabrication.

Les polymères sont des matériaux aux propriétés rhéologiques complexes au sens où ils présentent des propriétés à la fois visqueuses et élastiques (viscoélastiques)sous différentes conditions de contrainte, de déformation et de température. Le meilleur exemple est le mastic fou (silly putty ou PDMS) qui laissé au repos sous l'action du temps et de la gravité s'écoule comme un fluide ou comme une pâte pour former une flaque. Si le matériau est roulé en boule et lancé comme une balle il rebondit comme un solide élastique. Enfin, s'il est étiré rapidement il casse proprement comme s'il s'agissait d'un morceau de plastique. Cela prouve l'importance de mesurer les propriétés rhéologiques des polymères sous différentes conditions de contrainte et de déformation en fonction du temps si l'on veut comprendre comment ils vont se comporter au cours de leur élaboration et en fonction de leur condition d'utilisation.

Les rhéomètres à rotation travaillant en contrainte ou en déformation sont utilisés pour mesurer les propriétés telles que :

• viscoélasticité(G', G'', tangente delta) en fonction de la fréquence (temps) et de la température
  
• architecture moléculaire des polymères (masse moléculaire, distribution de masse moléculaire, branchements) en utilisant les balayages en fréquence et des tests de fluage et de recouvrance (viscosité à cisaillement nul)
  
• Influence du branchement des longues chaînes sur les propriétés viscoélastiques linéaires (viscosité à cisaillement nul, module de complaisance en régime constant)

Les rhéomètres capillaires sont aussi utilisés pour mesurer :

• viscosité de cisaillement à haut et bas gradient de vitesse pour simuler des conditions de process
  
• fracture de l'extrudat, instabilité d'écoulement, contrainte à la rupture, gonflement en sortie de filière, peau de requin sont souvent liés aux propriétés élastiques que les polymères présentent à hauts gradients de vitesse.
  
• viscosité élongationnelle et force de l'extrudat, seuil d'écoulement sont des paramètres importants à mesurer pour la plupart des procédés de polymérisation.

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