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.

• 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 %)

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.

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.

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

Sans objet

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.

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, 3^rd 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: 2^nd 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”, 2^nd Edition : Oxford Science Publication 2011.

D’autres références complémentaires seront indiquées pendant les cours.

https://ena.etsmtl.ca

Sans objet