Termoplastiske polymerer er polymerer dannet av lineære eller lett forgrenede kjeder, ikke bundet til hverandre (dvs. ikke tverrbundet ); [1] det er derfor tilstrekkelig å øke temperaturen for å bringe dem til en viskøs tilstand og dermed kunne danne dem .
Hver gang oppvarmings- og formingsoperasjonen gjentas, mister materialet noen av sine egenskaper.
Termoplastiske polymerer kan være amorfe eller semi-krystallinske: førstnevnte er transparente, de andre er ugjennomsiktige, med mindre brytningsindeksene til de to fasene (amorfe og krystallinske) er like, eller den dispergerte fasen har dimensjoner mindre enn bølgelengden til hendelsen som er synlig. stråling. Amorfe polymerer under smeltetemperaturen har sammenvevde og vridde kjeder (statistisk floke). De har en viss styrke og elastisitet og hvis de ikke belastes holder de formen.
Halvkrystallinske polymerer, på den annen side, består av krystallinske soner (hvor polymerkjedene er ordnet på en ryddig måte, alle følger samme orientering) ispedd amorfe soner. For å være semi-krystallinske, må polymerer ha to krystalliserbarhetskriterier: regelmessighet av konstitusjon (langs polymerkjeden må det være en rekkefølge der atomene gjentar seg selv) og av konfigurasjon (monomeren må ha de samme atomene i samme plass langs kjeden).
Oppførselen til amorfe polymerer er sterkt påvirket av temperaturen: ved glassovergangstemperaturen (T g ) reduseres bevegelsene til kjedene i en slik grad at materialet blir kompakt og stivt, og det er en variasjon på omtrent tre størrelsesordener. av elastikkmodulen . Glassovergangstemperaturen er ikke konstant, men avhenger av gjennomsnittsvekten og avkjølingshastigheten til polymeren.
Termoplastiske polymerer har en elastisk oppførsel når de utsettes for små deformasjoner (dvs. de følger Hookes lov ), så hvis spenningen opphører, gjenopprettes dimensjonene som prøven hadde før påføringen av spenningen, slik at deformasjonen er reversibel.
Hvis de derimot utsettes for mer markerte deformasjoner, har de en plastisk oppførsel , så når belastningen har opphørt, går ikke prøven tilbake til utgangsdimensjonene, men en viss deformasjon gjenstår. Dette forklares med at polymermolekylene kan bevege seg i forhold til hverandre og bindingene mellom makromolekyler er intermolekylære tiltrekningsbindinger (f.eks. van der Waals-krefter eller hydrogenbindinger ), svakere enn de kjemiske bindingene som det kan være f.eks. tilfellet med tverrbundne polymerer ( elastomerer ), som i stedet alltid gjenopptar sine opprinnelige dimensjoner.
Videre, ettersom temperaturen øker og med samme oppnådde deformasjon, er det nødvendig å bruke mindre innsats for å deformere en termoplastisk polymer (derav navnet "termoplast").
Et termoplastisk produkt, utsatt for en syklus av modifikasjon-transformasjon (fysisk, mekanisk), har en tendens til å gå tilbake til sin opprinnelige form takket være det som er definert som dets "plastiske minne". Minne om den opprinnelige formen som ble oppnådd i produksjonsprosessen av den termoplastiske polymeren med utgangspunkt i harpiksen. Dette er takket være den "elastiske" komponenten i materialet og energien som akkumuleres under prosessen med å transformere harpiksen til en artefakt. Eksempel: bøying av et rett rør med mekanisk påkjenning: etter bøying vil det ha en tendens til å gjenvinne en mer rettlinjet form som ligner den opprinnelige over tid. Denne oppførselen, kun i forhold til termoplastiske materialer, kalles "plastisk minne" på engelsk [2] og refererer til denne spesielle egenskapen til disse spesifikke materialene.
Egenskapene til et termoplastisk materiale avhenger av størkningsforholdene, som er:
Det er to prosedyrer:
I studien er diagrammet (analogt med Bain-kurvene for stål) nyttig der det er slutt- og starttransformasjonskurver (som representerer slutten og begynnelsen av krystallisering), med en logaritmisk tidsskala.
Ved sluttkrystalliseringen har vi imidlertid ikke det 100 % krystallinske materialet, men vi har nådd den maksimale krystalliniteten til materialet. Så har vi også glassovergangskurven, som påvirker fortettingen av makromolekylene og det frie volumet til polymeren (dvs. rommet som blir igjen mellom makromolekylene).
De mulige kjøletypene er:
Morfologien til termoplastiske polymerer kan være:
Når det gjelder polymer oppnådd fra smelte, dannes det en "overbygning", der lamellen er det grunnleggende elementet, kalt sfærulitt .
Noen termoplastiske polymerer er oppført nedenfor: