Thermoplastique

Définition

Un thermoplastique est un polymère qui peut être ramolli et fondu par l'application de chaleur, et peut être traité soit à l'état ramolli à la chaleur (par thermoformage) soit à l'état liquide (par extrusion et moulage par injection).

Il existe deux grandes classes de polymères utilisés comme matériaux de matrice : les thermodurcissables et les thermoplastiques. Les thermodurcissables ont tendance à être plus résistants aux solvants et aux environnements corrosifs que les thermoplastiques.

Comparaison entre élastomères thermoplastique et thermodurcissable :

Deux grandes catégories de matières plastiques existent : les thermoplastiques et les thermodurcissables, qui se différencient en fonction de leurs comportements en présence de chaleur. Cette astuce de conception offre quelques considérations à garder à l'esprit lors du choix entre les matériaux thermoplastiques et thermodurcissables pour le moulage par injection.

Explications

Les thermoplastiques identifiés représentent environ 76 % de la consommation mondiale globale de plastiques. Les trois principaux sont : le polyéthylène (PE), le polypropylène (PP) et le polychlorure de vinyle (PVC). Ensuite, viennent le polystyrène et les polyesters thermoplastiques. Voir aussi les polyimides.

Les thermoplastiques sont synthétisés à partir de plantes en grandes quantités et transformés par traitement chimique. Ces polymères peuvent être utilisés dans de nombreuses applications possibles à des fins structurelles telles que les câbles et les services publics légers.

Les polymères thermoplastiques sont des plastiques techniques qui jouent un rôle important dans les industries des polymères. Les polymères thermoplastiques peuvent être cristallins ou amorphes. La cristallinité est une caractéristique importante des polymères thermoplastiques et peut être obtenue en contrôlant différentes propriétés des polymères.

Différences avec les thermodurcissables

Les résines thermodurcissables (liquides ou poudres partiellement polymérisées) sont durcies par une réaction chimique catalytique qui réticule les polymères pour former une liaison chimique irréversible. Une fois les liens croisés formés, le produit ne peut pas être remodelé ou remodelé

La chaleur est appliquée aux polymères thermoplastiques (granulés solides) pour les ramollir. Aucune liaison chimique ne survient. Le processus de durcissement est réversible. Ainsi, les thermoplastiques peuvent être remodelés ou remodelés sans compromettre les propriétés physiques du plastique.

Polymères

Les polymères thermoplastiques sont utilisés comme pièces isolantes dans les appareils électriques, où ils concurrencent les polyamides. Ils sont également utilisés comme matrice pour les fibres naturelles et synthétiques. Les polymères thermoplastiques peuvent fondre à des températures spécifiques et peuvent être façonnés et remodelés (par réchauffage) en fonction du moule.

Le retraitement des polymères thermoplastiques peut perdre ses propriétés physiques en raison d'une rupture des chaînes polymères; il est préférable de ne pas recycler les thermoplastiques.

Amidon

L'amidon thermoplastique (TPS), contrairement à l'amidon sec, est capable de s'écouler. Lorsque l'amidon thermoplastique est mélangé avec d'autres polymères synthétiques, ces mélanges se comportent d'une manière similaire aux mélanges de polymères conventionnels. Une configuration d'extrusion combinée à double vis/monovis en une étape convient au mélange fondu-fondu de LDPE (polyéthylène basse densité) et d'amidon thermoplastique.

Ce matériau a également l'avantage de contenir de grandes quantités d'une ressource renouvelable et représente donc une alternative plus durable aux polymères synthétiques purs.

Usage en impression 3D

L'impression 3D utilise des fils thermoplastiques. La fabrication conventionnelle de filaments fondus (FFF) utilise une matière première en céramique thermoplastique qui est liquéfiée par chauffage et pressée à travers une buse fine. Par exemple, les matériaux céramiques fonctionnels et l'alumine ont été traités à l'aide de FFF.

Cependant, les efforts pour la préparation de la matière première céramique thermoplastique sous la forme de filaments bobinés contraignent l'application FFF pour les céramiques. De plus, la résolution atteignable est relativement faible, alors que la rugosité de surface est assez élevée en utilisant cette méthode de fabrication additive.

Nanocomposites

Un moyen complet d'améliorer les propriétés des polymères thermoplastiques est l'incorporation de nanomatériaux dans la matrice polymère. Cependant, en plus des différentes propriétés qui sont affectées par l'ajout de nanomatériaux, la cristallinité sera également affectée. Différentes nanoparticules présentant des différences de chimie, de surface, de forme, de taille et de caractéristiques géométriques peuvent avoir des effets différents sur les propriétés des polymères thermoplastiques.

De plus, la méthode d'addition, le type d'interaction entre le polymère et la nanoparticule et les conditions de traitement sont des questions importantes dans la fabrication de nanocomposites thermoplastiques cristallins.

Le silsesquioxane oligomère polyédrique (POSS) est une nouvelle forme de nano silice qui a suscité beaucoup d'attention. L'ajout de POSS dans les polymères thermoplastiques cristallins est un sujet sur lequel de nombreuses recherches ont été effectuées. L'effet de certains paramètres tels que : la structure chimique du POSS, l'interaction du POSS et du polymère, la qualité de la dispersion et la charge en POSS sur le comportement cristallin des polymères ont été étudiés. Il a été constaté que le POSS joue le rôle d'agent de nucléation et améliore la cristallinité et d'autres propriétés dans les polymères.

Composites

Les composites à matrice thermoplastique existent depuis de nombreuses années, avec des études pour les applications aérospatiales réalisées dans les années 1970. Cependant, ces premières études se sont concentrées sur les thermoplastiques amorphes susceptibles d'être attaqués par des solvants.

C'est l'introduction du polyétheréthercétone semi-cristallin (PEEK), sous forme préimprégnée, au début des années 1980 qui a permis d'envisager des composites thermoplastiques pour les applications aéronautiques et cela a donné lieu à de nombreux programmes d'essais détaillés dans les années 1990. Il ne s'agit pas ici de faire l'historique des composites thermoplastiques hautes performances, le lecteur pourra le trouver ailleurs, mais plutôt de se focaliser sur les avantages spécifiques des composites thermoplastiques pour les applications marines.

Un domaine clé pour les développements futurs est celui des structures sous-marines, et les applications offshore. Des résultats montrent comment ces matériaux se comportent sous une charge de pression hydrostatique. Deux aspects connexes, la réparation et le recyclage, sont spécifiques aux thermoplastiques et pourraient apporter des avantages significatifs aux structures marines à l'avenir.

Élastomères de polyuréthane

Les élastomères thermoplastiques de polyuréthane (TPU) sont des copolymères multiblocs constitués de séquences de segments souples amorphes ou à bas point de fusion et de segments rigides et durs, qui ont un point de fusion cristallin supérieur à la température ambiante. De nombreux TPU sont compatibles avec le PVC et leurs mélanges ne présentent qu'une seule transition vitreuse majeure dont la position sur l'échelle de température augmente avec l'augmentation des niveaux de PVC.

La composition à l'état fondu et le traitement ultérieur des mélanges PVC/TPU sont très similaires à ceux des mélanges PVC/COPE discutés dans la section précédente. En raison de la sensibilité à la chaleur du PVC, seuls les grades de TPU les plus doux (c'est-à-dire ceux dont la dureté Shore A est de 80) peuvent être mélangés à l'état fondu en toute sécurité. Les mélanges PVC/TPU sont également sensibles à l'humidité pendant le traitement, il est donc nécessaire de les sécher à moins de 0,03 % d'humidité pour conserver des propriétés optimales.

Pour la protection des composés PVC/TPU contre les rayons UV lors d'une exposition à l'extérieur, il est recommandé d'utiliser soit un absorbeur UV de benzotriazole pour les composés neutres ou de couleur à des quantités allant jusqu'à 2 % de charge, soit du noir de carbone jusqu'à 5 % de charge pour les formulations noires. Les antioxydants, tels que les phénols encombrés ou les types organosoufrés, prolongeront la durée de vie des produits en cas d'exposition à l'extérieur.

Les mélanges de PVC et de TPU combinent la ténacité du TPU avec la rigidité et le haut module du PVC. Il est possible d'obtenir une large gamme de valeurs de dureté en mélangeant du PVC avec différentes duretés de TPU et en ajoutant des quantités variées de plastifiants à la résine PVC. Le mélange de PVC/TPU dans un rapport de 70 :30 en poids est équivalent à un composé de PVC plastifié commercial à tous égards mais affiche une résistance à l'abrasion plus élevée et une flexibilité à basse température.

La résistance à l'huile des mélanges PVC/TPU est également améliorée par rapport aux composés PVC plastifiés. L'immersion d'un tel matériau dans l'huile ASTM n ° 3 pendant 7 jours à température ambiante a un effet négligeable sur le gonflement volumique et n'entraîne aucune diminution de la résistance à la déchirure.

Les performances en flexion s'améliorent avec l'augmentation de la teneur en TPU : un composé contenant 30 % de TPU est nettement meilleur qu'un matériau PVC plastifié commercial de même dureté en termes de durée de vie en flexion et de résistance à la croissance après immersion dans l'huile, et la tendance se poursuit avec une augmentation proportion de TPU. Il semble y avoir une teneur optimale en TPU de 40 % pour la résistance à l'huile et un optimum de 50 % pour les autres propriétés.

En rapport avec "thermoplastique"

• microplastique

  

  Un microplastique est un petit morceau de plastique qui pollue l'environnement. Bien que la taille des microparticules puisse encore être discutée...

• plastique

  

  (n. m.) Le plastique est un matériau synthétique fabriqué à partir d'une large gamme de polymères organiques surtout issus du pétrole. Ex.

• polychlorure de vinyle

  

  Le polychlorure de vinyle (PVC, polymère de chlorure de vinylidène) est un type de polymère thermoplastique avec une excellente résistance à l'usure.

• polyimide

  

  Le polyimide est un polymère de monomères imide contenant deux groupes acyle liés à l'azote.