Comportement viscoélastique linéaire et non linéaire en cisaillement de fractions de polystyrène : prévisions de quelques modèles issus de la dynamique moléculaire

par Rachid Smail

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de Christian Carrot.

Soutenue en 1997

à Saint-Etienne .


  • Résumé

    Le présent travail s'est attaché à la compréhension et à l'application de quelques éléments de la dynamique moléculaire pour une représentation simplifiée du comportement rhéologique de polymères fondus. Les polymères choisis sont des polystyrènes monomoléculaires. Le comportement rhéologique en viscoélasticité linéaire a été modélisé par le modèle de Rouse pour un polymère de masse inférieure m#c. Pour les polymères de masse supérieure à m#c, un spectre discret simple de temps de relaxation, dont les modes ont une signification physique, a été proposé. L'échelle des temps a été divisée en trois zones (transition, plateau et zone terminale). Ces zones sont délimitées par des temps physiques (de Rouse, de rééquilibration, de reptation et fluctuation) et les temps intermédiaires sont des fractions de ces temps principaux. En régime non linéaire, trois types de comportements ont été observés. Le premier concerne le polymère de masse inferieure à m#c. Le deuxième concerne des polymères de masse légèrement supérieure à m#c. Enfin, le troisième concerne les polymères dont la masse est très élevée. Les résultats obtenus pour le polymère de masse faible ont été confrontés aux prévisions du modèle de Lodge. Pour les polymères de masse supérieure à m#c, les résultats expérimentaux ont été confrontés aux prévisions de quatre modèles issus de la dynamique moléculaire : les modèles de Doi et Edwards sans ou avec l'hypothèse de l'alignement indépendant, le modèle de Marruci et de Cindio et le modèle de Wagner et Schaeffer. Le calcul a montré que ces modèles surestiment les données expérimentales pour les polymères étudiés. Une origine des différences entre les modèles et l'expérience peut être attribuée aux spectres des temps de relaxation déterminés en régime linéaire. Aucun modèle ne prévoit les instabilités observées sur les courbes expérimentales. Seuls les modèles de Doi et Edwards prévoient le dépassement de contrainte sur la contrainte de cisaillement à des gradients de vitesse conformes à l'expérience pour les polymères de masse élevée. Une courbe d'écoulement contrainte-gradient de vitesse non monotone a été obtenue indiquant la présence d'instabilités. Les modèles de Doi et Edwards semblent relativement adaptés à la description du comportement rhéologique de fractions de polystyrènes dont la masse est très éloignée de m#c.

  • Titre traduit

    Linear and non-linear rheological behavior of polystyrene fractions : predictions of a few models improved from molecular dynamics


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  • Détails : 1 vol. (184 p.)
  • Annexes : 115 références bibliogr.

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