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Description illustration de l'article

MU4CI702

Matériaux polymères : Structures et Propriétés

 

Mots clés : Configurations et conformations des chaînes, morphologie semi-cristalline, comportement thermomécanique, viscoélasticité, thermodynamique des polymères en solution, caractérisation en solution, polymérisation en émulsion

Responsable

Nicolas Sanson, MdC, Sciences et Ingénierie de la Matière Molle, ESPCI

ECTS

Cours

TD

TP

Tutorat

Ecrit

CC

TP

Oral

Eval. répartie

6

30

18

12

 

70

 

30

 

non

Descriptif de l’UE

Les  polymères font partie de notre quotidien en couvrant des champs d’applications extrêmement variés allant des matériaux massifs utilisés dans l’emballage, le bâtiment et l’automobile, pour aller jusqu’aux fluides complexes mis en œuvre dans le domaine pétrolier, cosmétique ou agro-alimentaire. Sur la base d’une formation initiale en chimie des polymères, l’objectif de cette UE d’introduction à la physico-chimie et à la mécanique des polymères est de donner les outils permettant d’appréhender les relations structure/propriétés et de comprendre le comportement des polymères au quotidien. Cet enseignement s’attachera notamment à relier de manière concrète les caractéristiques structurales et conformationnelles des chaînes macromoléculaires à leurs propriétés macroscopiques en solution et à l’état solide. Un enseignement complémentaire sur la synthèse macromoléculaire en milieu dispersé permettra de d’apporter un éclairage sur la préparation des formulations aqueuses telles que celles utilisées dans les peintures.

Objectifs d’apprentissage

L’objectif de cette UE est de donner aux étudiants les outils fondamentaux nécessaires à la compréhension des relations structure/propriétés des matériaux et des formulations polymères et ainsi leur permettre d’intégrer dans de bonnes conditions les parcours spécialisés en matériaux polymères du Master 2. Avec cet enseignement, l’étudiant sera capable de se représenter la conformation de la chaîne macromoléculaire dans tous ses états (solution, amorphe, cristallin), de relier la structure du polymère à sa morphologie et à son comportement mécanique à l’état solide, d’amorcer une réflexion sur le comportement et les propriétés des polymères en solution pour une formulation donnée, de proposer des méthodes adaptées à la caractérisation des polymères en solution et à l’état solide et de les maîtriser pour certaines d’entre elles  (DSC, SEC, analyse mécanique).

PrErequis

Cette UE s’inscrit dans la suite de l’enseignement de Chimie des Matériaux du premier semestre. L’étudiant devra donc savoir catégoriser les polymères en fonction du mode de polymérisation, discuter des paramètres caractéristiques des chaînes (masses molaires moyennes, polymolécularité, tacticité) et rattacher leur propriétés aux appplications.

Langue(1)

Cours, TD, TP

Documents

Bibliographie

 

français

français/anglais

français/anglais

(1) D’une manière générale, les documents de cours sont à rédiger en anglais. Les sujets d’examen sont en anglais ou accompagnés d’une explication en anglais s’il y a des étudiants non francophones.

Fonctionnement de l’UE

Equipe pEdagogique

L’équipe pédagogique est constituée de chercheurs et d’enseignants chercheurs de Sorbonne université travaillant dans le domaine de la chimie et de la physico-chimie des polymères :
Dominique Hourdet (SIMM), Patrick Perrin (SIMM), Jutta Rieger (IPCM), Nicolas Sanson (SIMM), et François Stoffelbach (IPCM).

ThEmes abordEs

- Structure covalente des polymères
Nature et dimensionnalité des chaînes macromoléculaires, régiorégularité, stéreorégularité, analyse configurationnelle des polymères.
- Conformation des chaînes macromoléculaires
Conformations irrégulières, chaîne idéale, interactions à longue distance, régimes de concentration, conformations régulières.
- Propriétés des polymères à l'état solide
Morphologie semi-cristalline, phases amorphes, transition vitreuse, phases cristallines, température de fusion, aptitude des polymères à cristalliser, analyse du taux de cristallinité.
- Propriétés mécaniques
Viscoélasticité linéaire, modèles analogiques, rhéogrammes, superposition temps-température, courbes maîtresses, propriétés mécaniques aux grandes déformations.
- Thermodynamique des solutions macromoléculaires
Grandeurs thermodynamiques, solutions simples, solutions macromoléculaires concentrées (Théorie de Flory–Huggins), les solutions macromoléculaires diluées.
- Méthodes de caractérisation en solution
Méthodes colligatives, viscosimétrie, chromatographie d’exclusion stérique, diffusion de la lumière.
- Polymérisations en milieux aqueux dispersés

Rappels sur la polymérisation radicalaire, les colloïdes polymères, la polymérisation en émulsion, les polymérisations en miniémulsion.