Tribologie des fibres de verre et de polypropylène étudiée par la microscopie à force atomique/force latérale et/ou par la microbalance électronique de Cahn

par Nemeshwaree Behary Massika

Thèse de doctorat en Chimie organique et macromoléculaire

Sous la direction de Claude Cazé.

Soutenue en 1999

à Lille 1 .


  • Résumé

    L'étude de la tribologie des fibres de verre et de poly(propylène) pures ou ensimées a été effectué à deux différentes échelles, en utilisant deux techniques récentes : 1- la technique d'AFM/LFM (microscopie à force atomique/force latérale) permettant la mesure du frottement entre une micropointe et une surface de fibre, et 2- une microbalance électronique qui permet d'évaluer le frottement fibre/fibre. Les fibres de verre ensimées avec un agent époxy ont des coefficients de frottement plus élevés que celles avec un agent amidon ; et elles sont plus facilement labourées par la micropointe d'AFM. Les coefficients de frottement évalués par AFM/LFM (µ : 0,05-0,2) sont bien plus petits que ceux mesures par la deuxième technique (µ : 1-10). De grandes variations de le long d'une fibre sont attribuées aux hétérogénéities physiques et/ou chimiques. Ainsi pour un ensimage contenant de l'amidon, une distribution bimodale de pendant le frottement de fibre/fibre est due aux deux coefficients de frottement différents observés par la LFM. Une analyse approfondie des courbes de stick-slip pendant le frottement fibre/fibre montre que les amplitudes des phases stick sont liées aux forces cohésives entre les filaments (évaluées par le « pull-off ») et l'amplitude de chaque phase stick est proportionnelle à sa durée. Ainsi pour une expérience de frottement, le gradient des pentes de stick est toujours constant, mais il varie avec la nature de l'ensimage, la charge et avec la vitesse. La variation du travail de décohesion en fonction de la vitesse est attribuée aux effets viscoélastiques. Une étude de la lubrification des fibres de poly(propylène) par la microbalance montre que le phénomène de stick-slip persiste malgré l'application d'une couche épaisse d'un lubrifiant mouillant complètement. L'amincissement du film (à une haute pression et à une vitesse faible) suivi d'une transition de phases serait donc responsable du phénomène de stick-slip. D'ailleurs le contact entre les surfaces de poly(propylène) se produit même en présence du lubrifiant, parce que les aspérités de la surface sont plus hautes que l'épaisseur de film. Pour des lubrifiants ayant presque la même tension superficielle, la forme de la phase de stick varie beaucoup et dépend de l'arrangement moléculaire à l'interface des fibres.

  • Titre traduit

    Tribological study of glass and poly(propylene) fibers using atomic force/lateral force microscopy and/or an electronic Cahn microbalance


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Informations

  • Détails : 1 vol. (275 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 229-237

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université des sciences et technologies de Lille (Villeneuve d'Ascq, Nord). Service commun de la documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 50376-1999-9
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