POL22: Les propriétés mécaniques des polymères

Lors du choix d’un polymère pour une utilisation spécifique, la connaissance de ces propriétés joue un rôle important. Les propriétés mécaniques revêtent néanmoins l’importance primordiale lors du choix.
Par cette expression, on entend les caractéristiques de déformation et d’écoulement d’une matière polymère soumise à une tension. Des comportements de ce type sont représentés sur les illustrations POL 22 1, 2, 3, 4.

Dans ces courbes, on représente l’allongement

en fonction de la force appliquée par unité de surface
(s = N/m²).

A partir de ces courbes on peut déduire des caractéristiques importantes, entre autres:

• le module d’élasticité E (qui dérive de la formule
  s = e.E) qui représente la résistance à la déformation. On détermine le module par la pente au début de la courbe;

• la force de rupture (*) qui indique la force à appliquer pour rompre un échantillon;
  
• l’allongement élastique qui représente l’allongement déterminant la non-réversibilité de la déformation.

Les exigences mécaniques se modifient en fonction du domaine d’utilisation recherché des polymères. A cet égard, on peut citer:

- les élastomères (voir l'illustration POL 22-1)
  ces polymères subissent facilement des allongements e   très élevés et irréversibles (jusqu’à concurrence de   500 et de 1000%) dans le cas de valeurs s   relativement peu élevées. Un exemple spécifique est le   polyisoprène sous sa forme trans 1.2:

  Ce polymère subit un allongement de 500% pour une
  valeur s de 2000 N/m².

- les polymères dans la catégorie intermédiaire (voir   l'illustration POL 22-2).
  Dans cette catégorie, on trouve une très grande   diversité de polymères dont les propriétés se situent   entre celles des élastomères et celles des fibres. Le   polyéthylène en est un bon exemple. Ce polymère   fournit aussi bien des matériaux flexibles (module
  E 20 000 N/m² à un allongement de 500%) que des   matériaux plus rigides.

- les fibres (voir l'illustration POL 22-3)
  Les polymères que l’on peut utiliser comme fibres   offrent une résistance très élevée à la déformation. Ils   subissent des allongements de seulement 10 à 50% et   possèdent un module élevé (E > 35.000 N/m²). Le   Nylon 66 en est un bon exemple.

- les matières plastiques rigides (voir l'illustration 22-4)
  Ces polymères se caractérisent par une résistance   ultra élevée à la déformation (allongements e < 0.5 à   3%) avec un module E de 70 000 à 350 000 N/m².
  Une illustration spécifique de cette catégorie est la résine phénole.