Assemblages multicouches de polymères semi-cristallins : adhésion et vieillissement

• Main Author: Guiu, Antoine
• Language: FRE
• Published: École Nationale Supérieure des Mines de Paris 2002
• Subjects: [SPI:MECA] Engineering Sciences/Mechanics; -
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00005636; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/04/65/81/PDF/tel-00005636.pdf

Nous avons étudié l'adhésion d'une interface entre deux polymères semi-cristallins : un polyéthylène basse densité linéaire fonctionnalisé par un greffage d'anhydride maléique (PE*) et un copolymère éthylène / alcool vinylique (EVOH). L'objectif de l'étude était d'identifier les mécanismes d'adhésion et leur mode de vieillissement dans des solvants organiques<br />L'énergie de séparation de l'interface PE* / EVOH a été évaluée par un test de pelage en faisant varier l'angle de pelage. A partir d'une analyse mécanique de ce test, nous avons montré que l'énergie dissipée dans les mécanismes locaux proches de l'interface représentait environ 50% en moyenne de l'énergie totale de pelage, le reste étant dépensé dans la déformation en flexion du bras de pelage. DE plus, cette énergie d'adhésion, environ 4 kJ.m-2, est largement indépendante de la géométrie de pelage.<br />Les effets de la vitesse de séparation et de la température d'essai peuvent se combiner pour donner, en appliquant un principe de superposition temps-température, une courbe maîtresse de l'énergie de pelage. Dans certaines conditions de rupture, une transition caractérisée par un saut d'énergie d'un facteur 2, a été observé, à laquelle est associée l'apparition de zones de déformations plastiques diffuses.<br />Une étude microscopique a mis en évidence en amont de la fissure un processus de transformation de la structure semi-cristalline lamellaire du PE* en structure fibrillaire qui initie la formation d'une large zone de déformation plastique, ou craquelure. En tête de fissure, les fibrilles rompent à leur base à faible distance de l'EVOH. L'énergie associée à la formation de la craquelure a été estimée à l'aide d'un modèle de Dugdale à environ 2 kJ.m-2. D'autres processus de déformation ne faisant pas intervenir de cavitation peuvent néanmoins contribuer significativement à l'énergie d'adhésion.<br />Un vieillissement dans les hydrocarbures induit une plastification réversible du PE* mais ne modifie pas l'énergie locale d'adhésion. Nous en avons conclu que la taille de la zone plastique diminuait, probablement à cause d'une diminution de la contrainte de rupture des fibrilles. Un vieillissement dans l'éthanol engendre des effets plus prononcés sur l'énergie d'adhésion, selon des mécanismes que nous n'avons pu identifier.