POL21: Les états physiques des polymères

Obj.: Indiquer que l’état physique d’un polymère dépend de la température

A l’état solide, les polymères apparaissent dans des états ou des morphologies physiques différents qui dépendent de la température. Ces états sont présentés sur l'illustration POL 21 sur lequel on reporte le volume spécifique (= volume par gramme) en fonction de la température.

On fait une distinction entre la phase cristalline (C.S.) (voir l'illustration POL 21-1), la phase amorphe (G.S.-R.S.) (voir illustrations POL 21-2; POL 21-3) et la phase fondue (voir l'illustration POL 21-4).

Dans la phase cristalline (1), on obtient des cristallites ordonnés. Ceux-ci sont reliés les uns aux autres par de courts fragments de chaînes désordonnés (environnement amorphe).

Dans la phase amorphe (état vitreux et état caoutchouteux, 2 et 3), les structures désordonnées prédominent. Les cristallites subissent une désagrégation croissante sous l’influence d’une élévation de la température.


    A une température déterminée que l’on désigne par l’expression “température de transition vitreuse” Tg, on constate une mobilité supérieure des segments. La valeur du volume spécifique augmente de manière abrupte (3). Lors du réchauffement ultérieur, le polymère passe dans la phase fondue (4). Tous les cristallites ont disparus et seuls quelques points de contact subsistent entre les chaînes polymères (“entanglements”). Dans certains cas, on peut passer directement de la phase fondue à la phase cristalline (et inversement) à la température de fusion Tm.

Tg et Tm représentent les températures de transition connues. Ces phénomènes se manifestent via une augmentation du volume libre disponible pour les chaînes polymères. La connaissance de ces températures de transition est très importante dans le traitement technologique des polymères.

Dans le tableau ci-après, on indique quelques valeurs importantes pour divers polymères.