Diapositive 1

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Une résine ?
Le durcissement dune résine est dû à une
réaction chimique appelée polymérisation. Le
principe de base une molécule liquide (unité
de répétition ou monomère) va pouvoir se lier à
une seconde unité identique qui va elle-même
pouvoir sadditionner à une troisième unité, ..,
et ainsi de suite des milliers dunités vont
sadditionner pour former une chaîne
macromoléculaire.
Ensemble de molécules identiques (
monomère) (liquide à température ambiante)
Chaîne macromoléculaire (liquide ou solide à
température ambiante)
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Les chaînes qui vont se former auront des
propriétés différentes selon la nature du
monomère utilisé. A température ambiante
Certaines seront souples élastomères Dautres
seront tendres polyéthylène Dautres seront
extrêmement dures et cassantes
polystyrène Dautres seront liquides huiles de
silicone
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En cours de synthèse, des milliers/milliards de
chaîne vont se former et vont senchevêtrer de
manière aléatoire ou organisée
Aléatoires
Organisées
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• Si les chaînes formées sont linéaires, elles vont
  constituées un matériau thermoplastique (qui peut
  être fondu).
• Ce matériau sera constitué soit
• De chaines enchevêtrées aléatoirement le
  matériau sera amorphe. Ces matériaux aura une
  température de transition vitreuse Tg.
• En dessous de cette Tg, le matériau est dur /
  cassant
• Au dessus de cette Tg, le matériau est liquide /
  visqueux

Liquide / visqueux
Dur / cassant
Tg
Ex le polystyrène est amorphe avec une Tg de
100C.
Physiquement, au dessus de la Tg, les chaînes
macromoléculaires acquièrent de la mobilité qui
leur permettent de glisser les unes par rapport
aux autres. Le meilleur exemple la paraffine
qui passe de létat solide à liquide en passant
sa Tg autour de 60C
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Ou bien le matériau sera composé de De chaines
enchevêtrées aléatoirement et de chaînes
parfaitement organisées le matériau sera
semi-cristallin. Les châines organisées
aléatoirement constitueront la phase amorphe
(avec une Tg) dans laquelle les chaînes
organisées formeront une phase cristalline qui
aura une température de fusion (Tf). La
température de transition vitreuse (Tg) est
toujours en dessous de la température de fusion
(Tf).
Liquide / visqueux
Dur / cassant
Tendre
Phase amorphe fondue
Phase amorphe solide
Phase amorphe fondue
Tf
Tg
Phase cristalline solide
Phase cristalline solide
Phase cristalline fondue
Ex le polyéthylène Tg -120C et Tf 120C
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Ce type de résine composée de chaînes
macromoléculaires organisées linéairement ne
peuvent pas convenir pour les matériaux
composites. En effet, dans tous les cas, il
existerait une température à partir de laquelle
la résine passerait à létat liquide visqueux, ce
qui correspondrait physiquement à un écoulement
des chaînes les unes par rapport aux autres et on
observerait la résine sécouler comme de la cire
fondue.
La solution pour les composites
Attacher les chaînes les unes aux autres. Ainsi
il ny aura plus aucune possibilité pour que les
chaînes sécoulent et donc que le matériau
perdent ses propriétés mécaniques. Ce type de
matériau est un matériau thermodurcissable
appelés aussi thermodur.
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Avec ce type de résine, les chaînes
macromoléculaires sont liées les unes aux autres
et forment un réseau tridimensionnel.
On parle également de matériau réticulé. Puisque
les chaînes sont attachées les unes aux autres,
il nexiste plus de température à partir de
laquelle les chaînes vont sécouler. MAIS il
existera toujours une température de transition
vitreuse (Tg) à partir de laquelle la résine va
se ramollir MAIS sans perdre sa forme. Si on
monte la température à vitesse constante, la
résine finira par se dégrader en carbonisant
(gt150-200C)
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Pour les matériaux composites, il faut une résine
qui ait une Tg la plus haute possible au dessus
de la température ambiante pour assurer une
stabilité dimensionnelle du matériau. Par
exemple pour une résine époxy donnée, la Tg se
situera entre 60 et 140C. Une Tg haute sera
obtenue en respectant la formulation préconisée
et en en respectant le procédé préconisé
(Température de polymérisation). En respectant
la formulation idéale et le procédé, on aboutira
à un réseau tridimensionnel avec des chaînes
macromoléculaires les plus longues possibles et à
une densité de réticulation élevée (beaucoup de
pontage entre chaîne). Ainsi on obtiendra les
meilleures propriétés mécaniques. Avec une
résine thermodurcissable, il sera possible
davoir une Tg supérieure à la température de
mise en œuvre. Il sera donc possible dutiliser
le matériau final à une température supérieure à
la température de mise en œuvre.