Influence de la température et du vieillissement thermique sur le comportement mécanique et microstructurale du Polyméthacrylate de méthyle (PMMA)
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Date
2016
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Université Mouloud Mammeri Tizi-Ouzou
Abstract
Le principal objectif de ce travail été de mieux connaitre le comportement du PMMA face
aux différentes sollicitations essentiellement la température, de comprendre les mécanismes
responsables de la dégradation thermique, et par conséquence, pousser ce matériau aux
propriétés exceptionnelles aux conditions limites de l’utilisation.
Dans la première partie de l’etude que nous avons mené, nous avons caractérisés le PMMA
sous différentes températures respectivement inférieures et supérieure à la Tg, à travers des
essais de tractions, les courbes qui en résultent permettent d'effectuer une première série
d’observation sur le comportement mécanique du PMMA. Nous constatons un comportement
classique d'un polymère amorphe à savoir une réponse viscoélastique de plus en plus non
linéaire au fur et à mesure que la déformation augmente.
Le PMMA à l’origine dur et fragile présente un comportement dur et résistant au voisinage
de 60°C, puis passe à dur et tenace au voisinage de la limite inférieure de la Tg, autrement dit ;
il passe d’un caractère fragile à un caractère ductile à l’approche de la Tg.
Le PMMA affiche une certaine tenacité même au-delà de la limite supérieure de la Tg, une
particularité que tous les polymères thermoplastiques ne possèdent pas, ce qui sous entends des
domaines d’utilisation élargis tel que le thermoformage.
Le module de Young, la limite d’élasticité, la contrainte au seuil d’écoulement et la contrainte
de rupture diminuent au fur et à mesure que la température augmente, ceci dit ; le comportement
du PMMA dépend fortement de la température. D’après G’sell [18], cette chute des
caractéristiques s’explique par la propagation de l’instabilité.
Dans la deuxième partie de notre travail, nous avons caractérisés la PMMA par une série
d’essais de compression, effectuée sur des éprouvettes de PMMA à l’état vierge et vieillis sous
différentes températures et pour différentes périodes. Ceci dans le but d’approcher la durabilité
dans le temps de ce matériau et pour mieux comprendre les mécanismes responsables de sa
dégradation.
Le vieillissement thermique du PMMA donne naissance à plusieurs phénomènes complexes
à l’échelle microstructural, essentiellement, la relaxation moléculaire ce qui induit des
changements de conformation, notamment pour les températures de vieillissement supérieures,
ce qui explique les évolutions de comportement.
Ces évolutions de comportement convergent vers une évidence qui est la dégradation des
propriétés du PMMA, notamment la limite élastique.
La résistance du PMMA au vieillissement thermique est très bonne comparativement à d’autres thermoplastiques, ajoutée à son excellente résistance au UV et aux rayures, il pourra
largement être utilisé dans des applications qui nécessitent davantage de transparence, et pourra
donc remplacer le verre ou le polycarbonate.
En perspectives, nous suggérons ce qui suit :
- Faire une combinaison du vieillissement thermique et sous ultraviolet.
- Des essais complémentaires tels que perte de masse et micro dureté apporterons un bon
complément d’information au sujet de l’évolution du comportement au cours du vieillissement.
Description
67 f. : ill. ; 30 cm. ( + CD-Rom)
Keywords
Vieillissement thermique, Polymère, Comportement mécanique
Citation
Construction mécanique