Introduction aux matériaux polymères (2° Éd.) Coll. Sciences de l'ingénieur

Introduction aux matériaux polymères permet d’acquérir l’essentiel des notions de base sur les polymères et leur mise en œuvre. Il montre en outre, qu’il n’y a pas de barrière entre la chimie et la physico-chimie macromoléculaires d’une part, et la mise en œuvre et les propriétés mécaniques des matériaux polymères, d’autre part.

Après avoir situé les matériaux polymères parmi les autres grandes familles de matériaux industriels, cet ouvrage aborde les relations entre leur structure et leurs propriétés afin d’en comprendre leur comportement particulier. Les propriétés d’usage des principales familles des polymères sont ensuite décrites ainsi que les propriétés de mises en œuvre et leur influence sur les propriétés des pièces fabriquées. Le dernier chapitre, original par son contenu académique et didactique, porte une attention particulière sur l’application des polymères au collage. Il comporte un rappel des notions fondamentales nécessaires à la compréhension du phénomène de collage, puis aborde les arguments techniques et les données qui déterminent le choix du collage parmi les autres méthodes d’assemblage ainsi que le choix d’une colle parmi les différentes familles d’adhésifs.

Clair et didactique, fruit de l’expérience académique et industrielle des auteurs, cet ouvrage de référence est indispensable à tous les ingénieurs des filières chimie, matériaux, mise en œuvre…, techniciens et étudiants de LMD voulant découvrir ou approfondir la science et la technique des matériaux.

Sigles et abréviations
Préface de Jean-François GÉRARD, Professeur des Universités, Université de Lyon, INSA Lyon, Président de la European Polymer Federation

Chapitre 1
Rappels sur les matériaux
1. Différents états de la matière
2. Caractérisation mécanique simple des solides
3. Origine physique du module des matériaux
4. Types d’organisation des liaisons dans les matériaux
5. Solides moléculaires : introduction à la spécificité des matériaux moléculaires
6. Conclusion

Chapitre 2
Matériaux macromoléculaires
1. Longueur de la macromolécule
2. Nature des liaisons entre les macromolécules
3. Nature de la macromolécule
4. Renforcement des polymères
5. Composites fibreux, particulaires ou cellulaires
6. Classement des matériaux macromoléculaires
7. Conclusion

Chapitre 3
Propriétés des polymères
1. Propriétés économiques
2. Propriétés mécaniques
3. Propriétés thermiques
4. Propriétés optiques
5. Propriétés électriques
6. Propriétés chimiques
7. Identification sommaire des polymères
8. Conclusion

Chapitre 4
Propriétés de mise en œuvre
1. Introduction
2. Propriétés thermodynamiques
3. Propriétés rhéologiques
4. Extrudabilité et injectabilité des polymères
5. Influence de la mise en œuvre sur les propriétés des pièces
6. Conclusion

Chapitre 5
Application des polymères au collage
1. Pourquoi la très grande majorité des adhésifs sont-ils des polymères ?
2. Étalement de l’adhésif : rôle des liaisons faibles et de la viscosité
3. Quelles liaisons fortes et durables à l’interface adhésif/substrat ?
4. Nécessité des traitements de surface
5. Résistance mécanique des assemblages collés
6. Prise des d’adhésifs et grandes familles d’adhésifs
7. Exemple de choix d’un adhésif : étude du cas de l’assemblage d’un manche au bol d’une cafetière
8. Conclusion

Bibliographie

Annexe 1
Compléments au chapitre sur le collage
1. Énergie de surface
2. Calcul de Volkersen
3. Base de données pour le choix d’un type d’adhésif

Annexe 2
Méthodes de caractérisation des polymères
1. Rappels thermodynamiques
2. Viscosimétrie
3. Chromatographie d’exclusion stérique

Annexe 3
Caractérisations des polymères non obligatoirement solubles
1. Résonance magnétique nucléaire (RMN)
2. Absorption Infrarouge
3. Diffraction de rayons X

Index détaillé des appellations courantes des polymères
Index

À une époque où les nouveaux outils comme Internet permettent un accès à des sommes impressionnantes de documents mais le plus souvent non validées, disposer d’un ouvrage en français comme celui-ci pour des étudiants, techniciens et ingénieurs travaillant dans le domaine des matériaux est précieux. Les efforts de synthèse et de pédagogie des auteurs, experts reconnus dans les domaines de la chimie et des propriétés des matériaux, ont conduit à un livre d’un accès aisé pour tout lecteur, où l’essentiel est présent avec le rappel des bases et des grandeurs utiles mais qui permet aussi d’aller plus loin à la fois pour le mécanicien qui aura la curiosité de préciser certaines notions de chimie des polymères et pour le chimiste qui, après cette lecture, comprendra toute l’importance de connaître les conséquences sur les comportements physiques de ces travaux.

Les polymères sont désormais présents dans tous les secteurs industriels et de la conception de systèmes et dispositifs, comme le domaine du transport, de l’environnement, de l’énergie, de l’ingénierie médicale, etc. Aussi, rassembler les éléments incontournables pour comprendre ce qui explique la place grandissante de tels matériaux organiques dans un aussi grand nombre d’applications est indispensable. Cet ouvrage, remarquablement illustré de figures essentielles pour une compréhension parfaite des phénomènes, rapporte toute la spécificité des matériaux polymères où les architectures macromoléculaires issues de chimies de polymérisation diverses mais aussi les paramètres des procédés d’élaboration et de mise en oeuvre conditionnent les microstructures et morphologies générées, elles-mêmes gouvernant les comportements physiques. Revenir sur ces relations structure-propriétés des polymères en sachant lier chimie et science des matériaux permet de rappeler que ce continuum doit être pris en compte pour une compréhension complète des comportements, le choix des matériaux polymères dans une démarche de conception, la maîtrise de la durabilité des solutions polymères adoptées, etc.

Cette nouvelle édition s’est considérablement enrichie, actualisant et complétant utilement le contenu du premier ouvrage, mais en y ajoutant aussi un chapitre dédié aux surfaces, à l’adhésion et au collage. C’est en effet une ouverture indispensable pour le champ de la science des matériaux où l’assemblage par collage mais aussi le dépôt de revêtements sont devenus monnaie courante. Là encore, disposer des bases de compréhension de la nature et du rôle des interfaces s’avère essentiel pour maîtriser les comportements et le design des structures assemblées.

Profitez donc de la richesse de cet ouvrage auquel il faut souhaiter un grand succès puisqu’il répond parfaitement aux attentes de nombre d’étudiants et de professionnels qui recherchent un outil complet, leur permettant d’accéder aux notions essentielles sur les matériaux polymères. Il est aussi important de souligner l’investissement considérable des auteurs dans ce travail de transmission de connaissances à travers un livre. Félicitons donc, MM. R. Deterre, G. Froyer et B. Lestriez d’avoir consacré un temps précieux pour nous proposer cet ouvrage.

Jean-François GÉRARD
Professeur des Universités, Université de Lyon, INSA Lyon
Président de la European Polymer Federation

Les auteurs :

• Rémi Deterre est docteur-ingénieur de l’EAHP de Strasbourg. Il a occupé différentes responsabilités de recherche et de développement chez Renault, CPIO et Draftex-Polyspace dont il fut le directeur technique. Il est professeur à l’IUT au département Science et Génie des Matériaux de l’université de Nantes et effectue ses recherches au sein du laboratoire GEPEA.

• Bernard Lestriez est ingénieur en chimie (CPE-Lyon) et docteur en matériaux polymères et composites (INSA de Lyon). Il a consacré son doctorat puis un post-doctorat à la science de l’adhésion et du collage. Il est maître de conférences à l’université de Nantes au département Science des Matériaux de Polytech, et poursuit ses recherches à l’Institut des Matériaux Jean Rouxel (IMN).