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Fonctions des géosynthétiques
Les géosynthétiques sont utilisés en bâtiment, génie civil, agriculture, dans les ouvrages pour la protection de l’environnement, dans les ouvrages hydrauliques et dans l’industrie. Les fonctions les plus répandues sont définies par la norme NF EN ISO 10318:
• La séparation : insérés entre deux matériaux de natures différentes, les géotextiles les empêchent de se mélanger.
• Le renforcement : des nappes de géotextiles empilées et alternées avec un sol faible permettent le maintien de talus [1][2], le renforcement de routes sur des zones d’effondrement, ou la stabilisation de glissements de terrain [3][4].
• La protection : les géomembranes employées pour la conception de bassins de rétention [5] sont protégées de la perforation en plaçant des géotextiles entre la géomembrane et le sol.
• L’anti-érosion : les géotextiles peuvent être utilisés contre l’action d’éléments naturels (pluie, vent, vagues).
• La filtration : les géotextiles sont utilisés en substitution de filtres à sable sur des tranchées drainantes.
• Le drainage : les géotextiles épais sont capables de transporter des flux liquides importants dans des fondations (immeubles, tunnels).
• L’étanchéité : les géomembranes sont notamment utilisées pour le stockage et le confinement de déchets spéciaux ou toxiques.
Poly(alcool vinylique) (PVAl)
Généralités
Le poly(alcool vinylique) désigné par PVAl ou PVOH est un polymère obtenu par hydrolyse alcaline (soude, potasse) du poly(acétate de vinyle) (PVAc). Malgré que l’on parle vulgairement de PVAl, dont la formule empirique est –(CH2-CHOH)n–, il s’agit en réalité d’un copolymère de PVAl et PVAc qui possède des propriétés et des applications différentes selon sa masse moléculaire (ou son degré de polymérisation) et son taux d’hydrolyse.
De manière générale, le PVAl possède les propriétés particulières suivantes :
• Grande capacité à former des films
• Grand pouvoir adhésif
• Très bonnes propriétés barrière aux gaz
• Solubilité dans l’eau
• Biocompatibilité
• Biodégradable et recyclable
Du fait de ces nombreuses propriétés, le PVAl trouve des applications dans une multitude de domaines industriels tels que l’industrie papetière, textile, l’industrie de construction, l’automobile, l’industrie de l’emballage alimentaire, les cosmétiques, l’industrie pharmaceutique, etc.
Le PVAl est principalement utilisé comme intermédiaire dans la synthèse du poly(butyral vinylique) (PVB) qui, principalement sous forme films, sert à l’assemblage de verres feuilletés. Le PVAl est également utilisé pour la fabrication de colles et comme addictif de peintures. Son rôle auxiliaire à la polymérisation en émulsion est aussi non négligeable. En Europe, le PVAl sert principalement comme agent de démoulage ou encore dans l’agroalimentaire pour ses propriétés de conservation. Aux Etats-Unis, il est utilisé comme agent fixant dans le textile et dans l’industrie papetière [11].
Le PVAl n’est pas un nouveau matériau, mais son application dans le domaine de construction, souvent sous forme de fil ou fibre, est récente en Europe et a été introduite par les japonais depuis une trentaine d’années. Les fibres courtes sont souvent utilisées comme matériau de renforcement dans les ciments ou composites cimentaires géotextiles [12][13], tandis que les fibres longues servent à la fabrication des produits géotextiles pour le renforcement de sol [14][8].
Synthèse
Le PVAl est généralement obtenu par hydrolyse du poly(acétate de vinyle) (PVAc) : réaction entre l’eau et les fonctions acétates du polymère en milieu méthanolique (Figure I-2). En effet, contrairement aux autres polymères qui sont généralement obtenus à partir de leurs monomères, l’alcool vinylique est trop instable pour pouvoir être polymérisé directement car il conduit facilement à l’acétaldéhyde ou l’éthanal CH3CHO par l’équilibre céto-énolique (aussi appelé tautomérie) (Figure I-3). Le PVAc est lui obtenu par polymérisation radicalaire de l’acétate de vinyle CH2=CH-O-CO-CH3 par plusieurs procédés, les plus utilisés sont la polymérisation en émulsion ou en suspension [6].
La Figure I-4 représente un schéma du procédé de fabrication du PVAl [6]. Dans l’industrie, les produits initiaux pour la production d’acétate de vinyle sont soit l’acétylène, soit l’éthylène. Le procédé utilisant l’acétylène consiste à faire passer une vapeur d’acétylène et d’acide acétique à travers une couche de catalyseur contenant de l’acétate de zinc. En revanche, dans le procédé utilisant l’éthylène, on fait passer un mélange gazeux d’éthylène, d’acide acétique et d’oxygène dans une couche de catalyseur contenant du palladium.
La Figure I-4 représente un schéma du procédé de fabrication du PVAl [6]. Dans l’industrie, les produits initiaux pour la production d’acétate de vinyle sont soit l’acétylène, soit l’éthylène. Le procédé utilisant l’acétylène consiste à faire passer une vapeur d’acétylène et d’acide acétique à travers une couche de catalyseur contenant de l’acétate de zinc. En revanche, dans le procédé utilisant l’éthylène, on fait passer un mélange gazeux d’éthylène, d’acide acétique et d’oxygène dans une couche de catalyseur contenant du palladium.
L’acétate de vinyle purifié est polymérisé par chauffage en présence d’un catalyseur dans une solution de méthanol. Le méthanol est utilisé car il est nécessaire dans l’étape suivante de désacétylation. Pendant la polymérisation, le monomère n’est pas totalement polymérisé et la polymérisation s’arrête généralement pour un taux de conversion du monomère d’environ 70%. Le monomère résiduel est éliminé du mélange réactionnel pour être recyclé avant qu’une petite quantité de composé basique soit ajoutée à la solution pour provoquer la méthanolyse. Le PVAl est ensuite précipité dans la solution.
Après élimination du PVAl, le résidu constitué de méthanol, d’acétate de méthyle et d’une petite quantité d’acétate de sodium est hydrolysé en méthanol et acide acétique par l’intermédiaire d’un catalyseur acide. Le méthanol et l’acide acétique sont récupérés pour être à nouveau utilisés dans le procédé de fabrication.
Caractéristiques du PVAl
Le PVAl est caractérisé par deux principaux paramètres selon la norme ISO 15023-1 [15] :
• son degré de polymérisation (DP), c’est-à-dire la longueur de ses chaînes macromoléculaires.
DP = m + n Equation I-1
Où m est le nombre d’unité monomère ayant une fonction hydroxyle (alcool), et N est le nombre d’unité monomère ayant une fonction acétate (Figure I-2).
• son taux d’hydrolyse, c’est-à-dire la concentration de fonctions hydroxyle (alcool) dans le matériau. Taux d’hydrolyse = m × 100 Equation I-2 m+n
La valeur de ces deux paramètres dépend des conditions de polymérisation et d’hydrolyse. Pour déterminer le DP, il faut mesurer la masse moléculaire moyenne en nombre (Mn) du polymère. La chromatographie par perméation de gel (GPC) et la viscosimétrie en solution sont deux principales méthodes pour la mesure de Mn [6]. Le taux d’hydrolyse est souvent mesuré par dosage des groupements acétate par l’hydroxyde de sodium selon la norme ISO 15023-2 [16].
Le DP n’a que peu d’influence sur la sensibilité environnementale (humidité, pH, etc.) du PVAl, cependant, le taux d’hydrolyse est un paramètre beaucoup plus important permettant de qualifier le matériau et notamment de connaître son affinité vis-à-vis de l’eau.
En effet, il existe deux types de liaison hydrogène au sein du PVAl (Figure I-5 [14]):
• les liaisons hydrogène intermoléculaires formées entre deux fonctions hydroxyle de chaines macromoléculaires différentes
• les liaisons hydrogène avec l’eau formées entre des fonctions hydroxyle et des molécules d’eau absorbées au sein du PVAl
La compétition de ces deux types de liaison hydrogène est dirigé par le taux d’hydrolyse du PVAl. Le PVAl commercial est souvent classifié en deux groupes: le PVAl partiellement hydrolysé (taux d’hydrolyse d’environ 85%) et le PVAl totalement hydrolysé (taux d’hydrolyse > 98%). Dans le PVAl partiellement hydrolysé, les liaisons hydrogène avec l’eau sont prédominantes. Par conséquent, le PVAl est soluble dans l’eau froide. Dans le PVAl entièrement hydrolysé, les liaisons hydrogène intermoléculaires sont prédominantes, donc l’affinité du PVAl avec l’eau est relativement faible, et le PVAl n’est pas soluble dans l’eau froide [14][6].
Les PVAl totalement hydrolysés sont généralement ceux qui sont utilisés dans la production de fils ou fibres de PVAl de haute ténacité (HT-PVAl) pour la fabrication des renforcements de sol.
Fils de HT-PVAl
Les fibres sont l’une des formes les plus extraordinaires de la matière. Elles sont souvent plus résistantes et plus rigides que le même matériau sous forme massive.
Les fils de HT-PVAl présentent les avantages suivants [6][8][14] :
• Grande résistance à la rupture
• Faible élongation à la rupture
• Faible élongation aux fluages
• Module d’élasticité élevé (23-41 GPa)
• Bonne résistance chimique, particulièrement à l’environnement alcalin
Un fil de HT-PVAl est constitué de dizaines voire centaines de fibres ou filaments. Chaque fibre de HT-PVAl se distingue par sa longueur nettement plus importante que son diamètre qui est généralement de l’ordre de quelques dizaines de micromètre (7-30 µm). En pratique, la finesse des fils est définie par la densité linéique dont l’unité SI est le tex ou le décitex (dtex). Un dtex correspond à la masse en grammes de 10 000 mètres de fil (soit 1 dtex = 1g/10000m = 1 µg/cm).
Mise en œuvre des fibres
Le filage, le traitement thermique et l’acétalisation sont les trois principales étapes dans les procédés de fabrication des fibres de PVAl. Ces étapes, notamment le filage et le traitement thermique, influent sur les propriétés des fibres telles que le module d’élasticité et la ténacité, ainsi que la cristallinité et l’organisation des chaînes dans la phase amorphe, le comportement au retrait et la stabilité thermique des fibres de PVAl [6][17][18].
Le filage en solution (solution spinning) est la méthode de fabrication la plus couramment utilisée. Le PVAl est dissous et la solution visqueuse est extrudée à travers une filière composée de multiples trous de petit diamètre pour extraire les fibres par coagulation. A cet effet, on utilise non seulement le procédé de filage humide (humid spinning) mais également le procédé de filage à sec (dry spinning).
Contrairement aux autres fibres synthétiques, les fibres de PVAl est soluble dans l’eau immédiatement après le filage. Elles doivent donc être soumises à un traitement thermique après l’obtention des fibres pour leur rendre insoluble dans l’eau afin d’assurer leurs utilisations dans le domaine de construction. Pendant le traitement thermique, les fibres sont portées à haute température dans l’air chaud afin d’améliorer leur résistance à l’eau et même à l’eau bouillante. Afin d’améliorer encore la résistance à l’eau, les fibres de PVAl sont acétalisées (ou formalisées) après le traitement thermique. Il s’agit d’une réaction entre les groupements hydroxyle du PVAl et les aldéhydes, parmi lesquels le formaldéhyde est le plus utilisé dans les 40 industries. Chaque molécule d’aldéhyde réagit avec deux groupements hydroxyle voisins comme représenté dans la Figure I-7.
En général, les fibres longues de HT-PVAl ne sont pas acétalisées [6].
Microstructure des fibres semi-cristallines
Le PVAl est un polymère semi-cristallin. Les fils de HT-PVAl présentent un taux de cristallinité élevé (60 à 70 wt%) [6].
D’un point de vu simplifié, la structure semi-cristalline contient généralement deux phases : une phase cristalline (les cristallites et les sphérolites) et une phase amorphe (mobile au voisinage de la phase amorphe et rigide au voisinage de la phase cristalline [19]) (Figure I-8). La phase cristalline est caractérisée par l’existence d’un ordre des chaines macromoléculaires à grande distance. Les chaînes ayant adopté une conformation régulière en zigzag plan ou en hélice, s’empaquettent de façon ordonnée et compacte. Contrairement à la phase cristalline, la phase amorphe contient les chaines arrangées de façon désordonnée et aléatoire. Les chaines ont une plus grande mobilité et forment des zones moins denses [19]. Le taux de cristallinité en masse d’un échantillon polymère mesure la masse de la phase cristalline par rapport à la masse totale de l’échantillon.
Propriétés des fils
Les fibres de HT-PVAl possèdent un module d’Young élevé, une grande résistance et une faible déformation à la rupture. Elles ont aussi une excellente résistance à l’abrasion et aux intempéries, et donc une grande durabilité. Elles sont résistantes à la plupart des produits chimiques, tels que les solvants organiques, les huiles, les acides et les bases. Elles se dissolvent seulement dans certains solvants spécifiques (le glycol chaud, le glycérol chaud, la pipérazine, le formamide, le DMSO chaud, l’eau chaude, etc. [6]), et résistent bien à l’attaque des insectes et des microorganismes [25].
Propriétés physiques
Les propriétés physiques des polymères semi-cristallins dépendent de leur taux de cristallinité Xc. Les fils de HT-PVAl ont une cristallinité élevée (60 à 70 wt%) [6]. Cette dernière peut être théoriquement mesurée par différentes méthodes: diffraction des rayons X, calorimétrie différentielle à balayage, spectrométrie infrarouge [26][27], absorption d’eau [28], gonflement
[29] et résonance magnétique nucléaire à large bande (RMN) [30]. Parmi toutes ces méthodes, la méthode la plus précise est la diffraction des rayons X [31][32].
La relation entre le taux de cristallinité et la densité du PVAl s’écrit [29]: 1 = Xc + 1−Xc Equation I-3
Où , c et a sont les densités de l’échantillon, de la phase cristalline et de la phase amorphe, et Xc est le taux de cristallinité de l’échantillon exprimé en fraction volumique.
Cette équation présente une relation linéaire entre 1/ et Xc, et fournie une bonne corrélation avec les valeurs expérimentales (obtenues sur des films de PVAl). La densité de la phase cristalline déterminée par extrapolation à Xc = 1 vaut 1,345. Cette valeur correspond bien à la densité calculée à partir des dimensions de la maille cristalline. D’autre part, l’extrapolation à Xc = 0 donne une valeur de 1,269 pour la densité de la phase amorphe [6]. Ces valeurs de la densité de la phase cristalline et amorphe du PVAl sont confirmées par les valeurs trouvées dans la littérature avec c = 1,35 et a = 1,26 [19][33].
Les valeurs expérimentales de la température de transition vitreuse Tg de fils de PVAl sont très dispersées, mais elles peuvent être classées en deux groupes: autour de 70°C et autour de 85°C. L’histoire thermique des échantillons et les traces d’eau résiduelle dans les échantillons peuvent être les deux causes de la variation de Tg [6].
La température de fusion Tf des fibres de PVAl diffère en fonction de leur nature et leur microstructure, mais aussi des méthodes de mesure. L’analyse thermique différentielle (ATD) et l’analyse calorimétrique différentielle à balayage (DSC) présentent une bonne reproductibilité dans les mesures de Tf. La Tf d’un fil de PVAl non acétalisé est d’environ 240°C [6].
Les fils de PVAl présentent une affinité avec l’eau due aux fonctions hydroxyle. La teneur en eau peut varier selon la cristallinité et les étapes de la mise en œuvre de fils. Il est généralement accepté que l’eau ne diffuse que dans la phase amorphe du PVAl, autrement dit, l’eau ne diffuse pas dans la phase cristalline du PVAl [34].
Propriétés chimiques
Les fibres de PVAl ont une bonne résistance à divers produits chimiques, y compris les acides, les bases et les sels. Cette propriété a été déterminée sur la base d’essais comparatifs où, dans la plupart des cas, les fibres de PVAl ont montré une résistance chimique supérieure aux fibres de nylon. Lors de ces essais, la ténacité résiduelle des fibres a été mesurée après immersion dans différents bains chimiques tels que des acides, des bases ou des solvants organiques à des températures inférieures à 70°C [6][35].
Le PVAl ne résiste pas à haute température. Il est dégradé sévèrement par oxydation après 10 min de chauffage à 200°C dans l’air. La fibre de PVAl est décolorée après 10h de chauffage à 150°C ou 8 heures de chauffage à 180°C dans l’air [36]. Cette décoloration progressive (du blanc vers le jaune) du PVAl est due à la formation de doubles liaisons carbone-carbone conjuguées [37]. L’oxydation du PVAl se traduit par l’incorporation d’oxygène sur les chaînes et la formation de groupes carbonyle. La vitesse de formation des groupes carbonyle est accélérée au-dessus de 180°C [38].
Propriétés mécaniques
Les propriétés mécaniques des fibres de PVAl dépendent des conditions de fabrication ainsi que des paramètres réagissant les différentes étapes de mise en œuvre, telles que le filage, l’étirage, le traitement thermique et la formalisation (acétalisation). Les valeurs typiques des propriétés mécaniques des fibres de PVAl commerciales produites au Japon sont résumées dans le Tableau I-1 [39]. Selon ce tableau, une fibre de ténacité élevée se caractérise par un module d’Young élevé. Cependant, ce dernier est très dispersé (souvent entre 70 à 250 g/denier) et dépend des conditions de fabrication des fibres. D’ailleurs, la ténacité des fibres humides est plus faible que celle des mêmes fibres conservées dans les conditions environnementales standards (c’est-à-dire à une température de 25°C et une humidité relative de 50% HR), ce qui démontre que l’eau absorbée ou l’humidité influe sur les propriétés mécaniques du fil.
En plus de l’humidité, la température à laquelle l’essai de traction est effectué peut aussi influencer les résultats. Figure I-10 présente les courbes de traction (force de traction en fonction de déformation) des fils de PVAl à différentes températures. Il est observé que la courbe de traction est plus raide à basse température, autrement dit, les fils de PVAl présentent une plus grande force à la rupture (ou ténacité) et une plus faible déformation à la rupture à basse température. Ce phénomène est lié à la Tg du PVAl. Plus la température est élevée et s’approche de la Tg, plus les chaines macromoléculaires du PVAl deviennent mobiles et mènent à une déformation plus élevé des fils sous effet de traction. De plus, une différence est observée entre les courbes de tractions mesurées à 40 et 60°C, montrant qu’une transition a lieu entre ces températures. Ceci est lié à l’effet plastifiant de l’eau sur la Tg du polymère que nous allons détailler prochainement dans la partie vieillissement humide du PVAl. Enfin, les fils de PVAl de haute ténacité sont généralement beaucoup moins dépendants de la température que ceux de ténacité régulière [36].
La Figure I-11 montre la dépendance en température de la ténacité de différents fils synthétiques à l’état sec et à l’état humide [35], les fils numéro 1, 2 et 3 sont des fils de PVAl. Il est démontré que la ténacité des fils diminue avec l’augmentation de la température, et cette diminution est plus forte à l’état humide qu’à l’état sec. La Figure I-12 présente la dépendance en température du module d’Young de différents fils synthétiques [6][40]. Il est observé que le module d’Young des fils de PVAl diminue beaucoup avec l’augmentation de la température. Cette dépendance en température est beaucoup plus importante pour les fils de PVAl que pour les autres fils synthétiques (en rayonne, nylon 66, nylon 6 et polyester). De plus, comme la ténacité, le module d’Young du fil de PVAl diminue aussi progressivement avec l’augmentation de l’humidité relative [6].
Par conséquent, il est important de choisir et de fixer les conditions environnementales (température et l’humidité relative) sous lesquelles les essais de traction seront effectués pour que les résultats soient comparables.
Vieillissement du PVAl
Le vieillissement ou la dégradation d’un polymère est le changement, généralement non désiré, de ses propriétés physiques et mécaniques causé par des facteurs environnementaux plus ou moins agressifs. Par exemple, les attaques par la chaleur (thermolyse), les radiations (photolyse ou radiolyse), ou par un produit chimique tel qu’un acide concentré, le dioxygène (oxydation) et l’eau (hydrolyse), peuvent entrainer des vieillissements de natures différentes. Dans les cas réels, ces facteurs agissent souvent ensemble et peuvent rendre à terme le matériau inutilisable.
En conditions d’application, les fils de HT-PVAl composant les géobandes sont normalement protégés du contact avec le sol par la gaine en polyethylène (PE). Néanmoins, cette gaine peut être endommagée lors de la phase d’installation des bandes dans le sol et particulièrement, lors des phases de compactage. En effet, certains segments de fils peuvent se retrouver en contact direct avec le sol qui contient une certaine humidité (entre 0 et 100% d’humidité relative), une certaine concentration d’oxygène, une température variée (entre -40 et +40°C), un pH varié (entre 2 et 13). Ils sont principalement sujets à deux types de vieillissement :
• Le vieillissement humide par absorption d’humidité.
• Le vieillissement thermo-oxydant en milieu acide ou alcalin.
Ces deux types de vieillissement coexistent pour les fils de HT-PVAl en conditions réelles de service.
Vieillissement humide
Le vieillissement humide des fils de HT-PVAl est un vieillissement physique par absorption d’eau. Il n’entraine pas de modification de la structure chimique du PVAl, mais peut générer des conséquences graves sur les propriétés mécaniques des fils dus aux changements macromoléculaires et microstructuraux du polymère.
Dans un premier temps, nous allons présenter les différentes théories et les mécanismes d’absorption d’eau dans les polymères et plus précisément, les caractéristiques d’absorption d’eau du PVAl. Ensuite, nous nous intéresserons aux conséquences de l’absorption d’eau sur les propriétés mécaniques des fils de PVAl.
Propriété de transport de l’eau
Mécanismes de sorption d’eau
Il existe différents types d’isotherme de sorption correspondant à différents processus de sorption. Plus précisément, lorsqu’un matériau est exposé à différentes humidités relatives (HR), la relation entre sa teneur en eau à l’équilibre m∞ (ou sa concentration d’eau à l’équilibre C∞) et le taux d’humidité relative (ou la pression partielle de la vapeur d’eau p) de l’environnement peut suivre des lois différentes. On peut distinguer quatre cas de figure, schématisés sur la Figure I-13 [41]. Lorsque la concentration d’eau à l’équilibre varie linéairement avec l’humidité relative, l’absorption d’eau obéit à la loi de Henry. Ce comportement est généralement observé pour des polymères dont l’hydrophilie (affinité à l’eau) est faible, et pour lesquels les propriétés physiques ne sont pas modifiées par l’absorption d’eau. Cette loi s’écrit : C∞ = S × p Equation I-4
Où C∞ est la concentration d’eau à l’équilibre, S est le coefficient de solubilité de l’eau dans le polymère, p est la pression partielle de la vapeur d’eau.
On rappelle que p est liée à la pression de vapeur saturante ps par la relation suivante : p = %HR p Equation I-5 100s
Jusqu’à 100°C, la pression de vapeur saturante suit une loi d’Arrhenius : p = p s0 exp(− Hv ) Equation I-6 sRT
Où PS0 est le coefficient pré-exponentiel (1011 Pa) et Hv est l’enthalpie de vaporisation de l’eau (43 kJ.mol-1) [41], R est la constante de gaz universelle des gaz parfaits (8,31 J.mol-1.K-1) et T est la température absolue (en K).
Au-dessus de 100°C, toute l’eau est vaporisée dans l’atmosphère, ps égale à 1 bar.
Le coefficient de solubilité S suit également une loi d’Arrhenius : S = S0exp(− RTHs)
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Table des matières
Chapitre I. Etude bibliographique
Introduction
I. Géotextiles et produits apparentés
I.1 Notion et classification des géosynthétiques
I.2 Fonctions des géosynthétiques
I.3 Géotextiles de renforcement et polymères employés
II. Poly(alcool vinylique) (PVAl)
II.1 Généralités
II.2 Synthèse
II.3 Caractéristiques du PVAl
III. Fils de HT-PVAl
III.1 Mise en œuvre des fibres
III.2 Microstructure des fibres semi-cristallines
III.3 Propriétés des fils
III.3.1 Propriétés physiques
III.3.2 Propriétés chimiques
III.3.3 Propriétés mécaniques
IV. Vieillissement du PVAl
IV.1 Vieillissement humide
IV.1.1 Propriété de transport de l’eau
IV.1.2 Conséquences de l’absorption d’eau
IV.2 Vieillissement chimique
IV.2.1 Dégradation thermique et thermo-oxydante
IV.2.2 Dégradation photo-oxydante
IV.2.3 Vieillissement dans des solutions aqueuses
V. Méthodes de prédiction de la durée de vie
Conclusion et plan d’étude
Références bibliographiques
Chapitre II. Matériaux et techniques expérimentales
Introduction
I. Matériau
II. Essais de vieillissement
II.1 Vieillissement humide
II.1.1 A court terme (étude d’absorption de l’eau et du vieillissement physique)
II.1.2 A long terme (recherche d’un vieillissement chimique)
II.2 Vieillissement thermique
II.3 Vieillissement dans les solutions acides et alcalines
III. Méthodes de suivi du vieillissement
III.1 Mesure des modifications chimiques
III.1.1 Spectrométrie Infrarouge à Transformée de Fourrier
III.1.2 Spectrométrie Ultraviolet-Visible
III.2 Mesure de l’absorption d’eau
III.2.1 Analyse thermogravimétrique (ATG)
III.2.2 Calorimétrie Différentielle à Balayage à température modulée (MDSC)
III.2.3 Dynamic Vapor Sorption (DVS)
III.3 Conséquences aux échelles macromoléculaires et morphologiques
III.3.1 Mesure de Tf et Xc par MDSC
III.3.2 Mesure de Tg par MDSC
III.4 Conséquences sur les propriétés mécaniques
Références bibliographiques
Chapitre III. Vieillissement thermique
Introduction
I. Modification de la structure moléculaire
I.1 Spectres UV-Visible
I.2 Spectres IRTF
II. Modification des structures macromoléculaire et morphologique
II.1 Evolution de la température de transition vitreuse et de la teneur en eau
II.2 Evolution de la température de fusion et du taux de cristallinité
III. Modification des propriétés mécaniques
IV. Discussion des résultats
Conclusions
Références bibliographiques
Chapitre IV. Vieillissement humide
Introduction
I. Interactions eau-groupe polaire
I.1 Cinétique d’absorption d’eau
I.2 Equilibre d’absorption d’eau
II. Effet plastifiant de l’eau
II.1 Caractérisation des fils après différents conditionnements
II.2 Absorption d’eau des fils libre et sous contrainte
II.2.1 Propriétés thermo-physiques
II.2.2 Propriétés mécaniques
II.3 Conclusion
III. Suivi du vieillissement à long terme
III.1 Echelle moléculaire
III.1.1 Spectres UV-Vis
III.1.2 Spectres IRTF
III.2 Echelles macromoléculaire et morphologique
III.3 Echelle macroscopique
Conclusions
Références bibliographiques
Chapitre V. Vieillissement en milieu acide et alcalin
Introduction
I. Modification de la structure moléculaire
I.1 Spectres UV-Visible
I.2 Spectres IRTF
II. Modification des structures macromoléculaire et morphologique
II.1 Evolution de la température de transition vitreuse et de la teneur en eau
II.2 Evolution de la température de fusion et du taux de cristallinité
III. Modification des propriétés mécaniques
IV. Discussion des résultats
Conclusions
Références bibliographiques
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