Contribution à la modélisation de la cristallisation des polymères sous cisaillement : application à l'injection des polymères semi-cristallins

par Nadia Brahmia

Thèse de doctorat en Matériaux polymères

Sous la direction de Patrick Bourgin et de Mhamed Boutaous.

Soutenue en 2007

à Villeurbanne, INSA .


  • Résumé

    L’objectif de ces travaux est d’étudier l’influence de la pression et du cisaillement sur la cinématique de cristallisation des polymères. La cinétique de cristallisation du polypropylène au repos a été étudiée par calorimétrie. Ses paramètres ont été identifiés en utilisant le modèle cinétique de ‘Schneider’ et la méthode d’estimation des paramètres de ‘Levenberg-Marqardt’. L’effet de la pression sur la cinétique de cristallisation a été pris en compte en considérant que la température de fusion thermodynamique du polymère augmente avec la pression. Pour étudier ce phénomène, une modélisation du refroidissement isochore d’une plaque en polypropylène est alors réalisés. Ce modèle tient compte du couplage fort entre les transferts thermiques, la cinétique de cristallisation et le comportement thermodynamique du polymère. Pour l’étude de la cristallisation du polypropylène sous cisaillement, un modèle a été développé basé sur deux hypothèses : la prise en compte de l’effet de la cristallisation sur la viscosité en se basant sur les principes de la théorie des suspensions concentrées ; et la dépendance du nombre des germes induits, au cisaillement et au taux de cisaillement. L’étude de la cristallisation isotherme a montré que l’effet de la vitesse de cisaillement sur le taux de transformation est beaucoup plus important à hautes températures. Pour des basses températures cet effet est négligeable devant l’effet thermique. En refroidissement homogène, l’effet du cisaillement est moins pertinent sous des cinétiques de refroidissement élevées. Pour des faibles cinétiques de refroidissement l’effet du cisaillement devient plus prépondérant par rapport à l’effet thermique.

  • Titre traduit

    = Contribution to the modeling of polymer crystallization under shear : application to the injection of semi-cristalline polymers


  • Résumé

    The objective of this work is the study of the effect of pressure and shear on polymers crystallization kinetics. The cristallization kinetics of polypropylene under quiescent conditions was studied by calorimetry. Their parameters were identified by using the kinetic model of ‘Schneider’ with a parameter estimation method of ‘Levenberg-Marqardt’. The effect of the pressure on the cristallization kinetics was taken into account by considering the increasing of the thermodynamic melting point of polymer with pressure. In order to study this phenomenon, a modelling of the isochoric cooling of a plate of polypropylene was then carried out. This model take into account the strong coupling between heat transfer, crystallization and the thermodynamic behavior of polymer. To study the crystallization of polypropylene under shear, a kinetic model was developed based on two assumptions : the taking into account of the effect of crystallization on viscosity based on the principles of the theory of the concentrated suspensions ; and the dependence of the number of nuclei created by the flow, to the shear and the shear rate. The study of isothermal showed that the effect of the shear rate on crystallization is more important at high temperatures. For low temperatures this effects is negligible in front of the temperature effect. In the case of homogeneous cooling crystallization, the effect of shearing is less relevant under high cooling rate. For weak cooling rate, this effect becomes more dominating compared to the temperature effect.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (210 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 191-198

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  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(3244)
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