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Theses Year : 2003

Influence of a shear flow on the early stages of polypropylene crystallization

Influence d'un cisaillement sur les premiers stades de la cristallisation du polypropylène

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Abstract

The effect of a shear flow on the early stages and the kinetics of isothermal crystallization of an isotactic polypropylene is studied experimentally. In the shear rate region where crystallization proceeds through point-like precursors, the magnitude of the shear rate, the shearing time, as well as the instant in time at which the deformation starts are varied, in combination with a well-defined flow field and the use of rheo-optical measurements. Above a critical shear rate and a critical shearing time, the crystallization kinetics are enhanced. The kinetics are on the other hand not affected by the instant in time at which flow is applied, only the shearing time and primarily the magnitude of the shear rate experienced by the material matter. The influence of flow parameters are compared to the measurements of global chain extension. The early stages of crystallization are investigated by small-angle light scattering experiments, which detect changes in the polarizability fluctuations. Density fluctuations are always detected prior to orientation fluctuations and they are coupled to shear flow. Measurements explicitly compare the effect of temperature and shear on the kinetics and the intensity of the density fluctuations. The evolution of these density fluctuations is then compared to the optical observations of nucleation and growth.
L'influence d'un cisaillement sur les premiers stades et la cinétique de cristallisation isotherme d'un polypropylène isotactique est étudiée expérimentalement. Dans la gamme de taux de cisaillement où les morphologies restent sphérolitiques, le taux et la durée du cisaillement, ainsi que l'instant d'application varient séparément. Des techniques rhéooptiques permettent de suivre la cristallisation, qui se produit dans des conditions thermomécaniques contrôlées. Au-delà d'un taux et d'un temps de cisaillement critique, la cinétique de cristallisation est augmentée. La cinétique n'est en revanche pas affectée par une modification de l'instant d'application, seuls la durée et surtout le taux du cisaillement subis par le matériau comptent. L'influence des paramètres de l'écoulement est reliée aux mesures d'orientation globale des chaînes. Les premiers stades de la cristallisation sont étudiés par diffusion de la lumière aux petits angles, qui détecte des variations dans les fluctuations de polarisabilité. Les fluctuations de densité sont toujours détectées avant les fluctuations d'orientation et sont couplées au cisaillement appliqué. Les expériences permettent de comparer l'influence de la température et du cisaillement sur la cinétique et l'amplitude des fluctuations de densité. L'évolution de ces fluctuations de densité est ensuite comparée aux étapes de germination et croissance suivies par microscopie optique.
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tel-00274692 , version 1 (21-04-2008)

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  • HAL Id : tel-00274692 , version 1

Cite

Nicolas Devaux. Influence d'un cisaillement sur les premiers stades de la cristallisation du polypropylène. Mécanique [physics.med-ph]. École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2003. Français. ⟨NNT : 2003ENMP1198⟩. ⟨tel-00274692⟩
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