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Responsable(s) Nicole R. Demarquette

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École de technologie supérieure
Département de génie mécanique
Responsable(s) de cours : Nicole R. Demarquette


PLAN DE COURS

Automne 2019
SYS848 : Structure et propriétés des polymères (3 crédits)



Préalables
Aucun préalable requis




Descriptif du cours
Aborder la relation entre la microstructure et les propriétés des polymères. Acquérir des notions théoriques et appliquées permettant de faire un choix rationnel de matériaux, d’apporter des solutions optimales pour la conception et la production, de minimiser la dégradation, de prévoir et prolonger la durée de vie des systèmes mécaniques à base de polymère.

Structure et morphologie des polymères. Nomenclature et définition des structures chimiques des polymères. Conformation et tacticité. Températures de transition et états physiques. Cristallinité et morphologie. Techniques de caractérisation des polymères. Propriétés mécaniques. Élasticité linéaire et non linéaire. Viscoélasticité. Grandes déformations et comportements ultimes. Rupture, fatigue et résistance à l’impact. Écoulement des polymères à l’état de fondu. Rhéologie (fluide newtonien et non newtonien). Propriétés physiques, électriques et optiques. Vieillissement et dégradation des polymères.



Objectifs du cours

Dans ce cours, les différents types de matériaux polymériques, homopolymères, copolymères, mélanges de polymères et composites de matrice thermoplastique seront présentés. La structure chimique, microstructure et leur influence sur les propriétés de ces matériaux seront abordées en détail. Leur importance économique, leur méthode d’obtention, leurs propriétés et caractérisation seront traitées. L’influence de la morphologie (microstructure) sur les propriétés (mécaniques, optiques, dégradatives…) de ces matériaux polymériques sera abordée en détail.

 

Des notions de rhéologie seront présentées aux étudiants. Celles-ci sont nécessaires pour la compréhension du comportement mécanique des polymères ainsi que pour comprendre la mise en forme de ces derniers qui sera aussi abordée dans ce cours.

 

Le cours apportera aux étudiants des notions théoriques et appliquées permettant de faire un choix rationnel de matériaux polymériques, de les caractériser et d'apporter des solutions optimales pour la conception et la production de matériaux polymériques.

 

À la fin du cours, l’étudiant devrait :

 

  • Connaître les facteurs qui caractérisent un polymère ainsi que savoir schématiser leur microstructure;
  • Connaître les méthodes expérimentales de caractérisation des matériaux polymériques;
  • Comprendre l’influence de la microstructure sur les différentes propriétés des matériaux polymériques;
  • Comprendre l’influence de la mise en forme sur la microstructure et, par conséquent, sur les propriétés des matériaux polymériques;
  • Avoir des notions de rhéologie et comprendre comment celle-ci peut être utilisée pour contrôler et évaluer la microstructure des matériaux polymériques au cours de leur mise en forme;
  • Connaître les matériaux polymériques multi-phase.

 




Stratégies pédagogiques
  • Ce cours sera donné en 12 sessions de 3 heures, les mardis de 18h à 21h30, à  partir du mardi 3 septembre. Environ 6 heures de travail personnel doivent être consacrées pour chaque 3 heures de cours.
    • Pour chaque session, la lecture de certains chapitres des références 1 à 3 ainsi que de certains articles sera conseillée. Les numéros des chapitres de ces références ainsi que les références pour articles seront fournis avec les notes de cours.
    • La lecture de certains chapitres d’autres références sera conseillée pour les étudiants qui voudront s’approfondir dans un des domaines exposés en cours, qui pourrait être utile pour leur recherche.
    • Ces références seront discutées en classe.
  • Présentation sur un polymère particulier ou sur une méthode de caractérisation des matériaux polymériques ou sur un procédé de transformation de matériaux polymériques. La présentation devra s’appuyer sur au moins cinq références dont un article de révision, une thèse ou un livre sur le sujet. Les présentations commenceront le 08 octobre. Ce travail sera fait en groupe de deux étudiants. (25%)
  • Une monographie sur le même thème que la présentation à être rendue le 26 novembre. Ce travail sera fait en groupe de deux étudiants. (25%)
  • Examen intra: le 29 octobre. (20%)
  • Examen final: le 03 décembre. (30 %)



Utilisation d’appareils électroniques

Sans objet

 




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Mardi 18:00 - 21:30 Activité de cours



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Emna Helal Activité de cours cc-Emna.Helal@etsmtl.ca A-2112



Cours

Le cours est divisé en 7 grands thèmes :

 

1. Généralités sur les matériaux polymériques

Définitions, nomenclature et définition des structures chimiques des polymères, qu’est-ce qui distingue les polymères des autres matériaux, historique, utilisation.

Facteurs qui contrôlent leurs propriétés (masse molaire, structure, température), méthode d'obtention.

2. Méthodes de caractérisation

Évaluation de la masse molaire, spectroscopies, analyse de la microstructure de polymère, analyse thermique.

3. État amorphe et semi-crystallin

État amorphe : mouvements moléculaires, température de transition vitreuse, théorie du volume libre, paramètres qui contrôlent la température de transition vitreuse.

État Semi-cristallin : taux de cristallinité, conditions pour qu’un polymère cristallise, structure cristalline des chaînes, microstructure, températures de transition, thermodynamique et cinétique de cristallisation.

4. Propriétés fonctionnelles des polyméres

Propriétés mécaniques des polymères, Élasticité, rupture, fatigue et résistance à l'impact.

Comment la microstructure contrôle les propriétés des matériaux polymériques?

5. Notions de rhéologie des polymères

Introduction sur la rhéologie, comportement viscoélastique des polymères, influence de la température, masse molaire, distribution de masse molaire et structure de chaîne sur les propriétés rhéologiques des polymères, rhéométrie, importance de la rhéologie pour la mise en forme des polymères.

6. Notions de mise en forme des polymères

Principales techniques de mise en forme des polymères, extrusion, moulage par injection.

7. Matériaux polymériques multiphase 

Mélanges, copolymères et nanocomposites.




Laboratoires et travaux pratiques

Voir section "Stratégie pédagogique".




Évaluation
Examen intra 29 octobre 2019 20 %
Examen final 3 décembre 2019 30 %
Présentation   25 %
Monographie   25 %

 

Les notes de cours (documents disponibles sur le site) ainsi que la référence obligatoire et des documents manuscripts rédigés par les étudiants seront autorisées aux examens.




Dates des examens intra
Groupe(s) Date
1 29 octobre 2019



Date de l'examen final
Votre examen final aura lieu pendant la période des examens finaux, veuillez consulter l'horaire à l'adresse suivante : http://etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Examens-finaux


Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.7 b / cycles supérieurs, article 6.5.4 b) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.

Dispositions additionnelles

À chaque jour de retard, la note sera divisée par deux.

 




Absence à un examen
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur de département. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note (0).



Plagiat et fraude
Les clauses du « Règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (https://www.etsmtl.ca/A-propos/Direction/Politiques-reglements/Infractions_nature_academique.pdf ) pour identifier les actes considérés comme étant des infractions de nature académique ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet.  À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et les étudiants sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (https://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).

Dispositions additionnelles

Sans objet




Documentation obligatoire

Comme aucun pré-requis n’est demandé, la lecture de certains chapitres des livres mentionnés ci- dessous sera fortement conseillée pour une meilleure compréhension du cours.

Nicole R. Demarquette. Notes de cours disponibles sur Moodle.




Ouvrages de références

Bibliographie Sommaire

 

Références pour lectures

  1. Polymers: Chemistry and Physics of Modern Materials, J.M.G. Cowie, V. Arrighi, CRC       Press Taylor and Francis Group, 3rd Edition, 2007, ISBN: 978-0-8493-9813.
  2. Physique des polymères : Patrick Combette, Isabelle Ernoult, Presses internationales Polytechniques 2005, ISBN 2-553-01143-1.
  3. Melt Rheology and its Applications in the Plastics Industry: 2nd Edition, J.M. Dealy, J. Wang, Springer, 2013, ISBN 978-94-007-6394-4.
  4. N.G. McGrum, C.P. Buckley and C.B. Bucknall : “Principles of Polymer Engineering”, 2nd Edition : Oxford Science Publication 2011.

 

D’autres références complémentaires seront indiquées pendant les cours.




Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

https://ena.etsmtl.ca




Autres informations

Sans objet