Introduction
Le polyamide (PA), en tant que plastique technique d’une grande importance, est largement utilisé dans des domaines tels que les composants automobiles, les produits électroniques, les textiles et les matériaux d’emballage, grâce à ses excellentes propriétés mécaniques, sa stabilité chimique et sa Stabilité thermiqueUn matériau est thermiquement stable s'il ne se décompose pas sous l'influence de la température. Une façon de déterminer la stabilité thermique d'une substance est d'utiliser un ATG (analyseur thermogravimétrique). stabilité thermique. Cependant, l’absorption d’humidité constitue un problème courant lors de la transformation du PA. Lorsque le PA entre en contact avec l’humidité, ses propriétés physiques et chimiques s’en trouvent modifiées, notamment sa viscosité. La viscosité joue un rôle crucial dans la transformation des polymères, car elle détermine le comportement d’écoulement du PA pendant le processus de transformation. Par conséquent, il est essentiel de comprendre la relation entre la teneur en humidité et la viscosité pour optimiser les paramètres de transformation du PA et garantir la qualité du produit final.
Un rhéomètre capillaire, instrument couramment utilisé pour tester les propriétés rhéologiques des matériaux polymères, permet de mesurer avec précision les propriétés rhéologiques des matériaux sur une large plage de vitesses de cisaillement et de températures. Dans cette étude, un rhéomètre capillaire Rosand RH10 ( NETZSCH ) a été utilisé pour étudier de manière systématique l’influence de la teneur en eau sur la viscosité du PA. Cela fournit des informations précieuses sur les effets de l’humidité sur les propriétés rhéologiques du PA. Ces résultats contribuent non seulement à optimiser les conditions de transformation des matériaux en PA haute performance, mais constituent également une référence importante pour les avancées technologiques dans l’industrie de la transformation des polymères.
Conditions de mesure et méthode d'essai
Les conditions de mesure sont détaillées dans le tableau 1.
Tableau 1 : Conditions de mesure
| Instrument | NETZSCH Rosand RH10 |
| Échantillons | PA |
Pression transducteur | 5 000 psi |
| Caractéristiques de la matrice | L = 16 mm, D = 1 mm |
| Température d'essai | 280 °C |
| Plage de vitesse de cisaillement | 10 - 3 000 s⁻¹ |
Après avoir installé les matrices sous le cylindre gauche et attendu que la température se stabilise, des pastilles de PA ont été introduites lentement dans le cylindre, qui a été pré-pressurisé à 1 MPa, puis préchauffé à température constante pendant 5 minutes. L'essai a débuté à l'issue de cette étape de compression.
Résultats des mesures et discussion
La figure 2 présente les courbes de viscosité de cisaillement apparente en fonction du taux de cisaillement apparent pour des échantillons de PA ayant subi différents traitements à 280 °C. On constate sur cette figure que la viscosité de cisaillement des échantillons de PA non traités et séchés diminue progressivement à mesure que le taux de cisaillement augmente, présentant ainsi un comportement typique de fluidification par cisaillement. Ce phénomène s’explique par le fait que le démêlage des chaînes macromoléculaires de PA s’intensifie à mesure que le taux de cisaillement augmente, ce qui entraîne une diminution rapide de la viscosité de cisaillement.
De plus, le groupe amide présent dans la chaîne moléculaire principale du PA étant un groupe polaire capable de former des liaisons hydrogène avec les molécules d'eau, le PA présente une très forte absorption d'eau. Comme le montre également la figure 2, la viscosité de cisaillement de l'échantillon de PA non traité est inférieure à celle de l'échantillon de PA traité. Cela s'explique principalement par la teneur en eau plus élevée de l'échantillon de PA non traité.
Cependant, les molécules d’eau peuvent former des liaisons hydrogène avec les groupes amides, remplaçant ainsi les liaisons hydrogène entre les chaînes moléculaires. Cela réduit la densité des liaisons hydrogène interchaînes, agissant ainsi comme un plastifiant physique (comme le montre la valeurTg plus faible sur la courbe DSC de l’échantillon non traité de la figure 3), ce qui améliore la mobilité des segments de chaîne de PA, c’est-à-dire réduit la résistance au glissement relatif des chaînes moléculaires de PA pendant l’écoulement. Par conséquent, la viscosité de cisaillement de la masse fondue de PA diminue. D'autre part, le PA est un produit obtenu par condensation par déshydratation. À haute température, les molécules d'eau peuvent réagir chimiquement avec les liaisons amide des chaînes moléculaires de PA, entraînant une scission des chaînes. Il s'agit également de la réaction inverse de sa synthèse. La réduction du poids moléculaire du PA entraîne inévitablement une diminution de sa viscosité de cisaillement à l’état fondu.
La viscosité de cisaillement est une propriété d'un matériau qui décrit la résistance d'un fluide à la déformation sous l'effet d'un cisaillement.
La viscosité de cisaillement apparente est la valeur de viscosité que l'on observe ou que l'on calcule à un taux de cisaillement spécifique, en particulier pour les fluides dont la viscosité varie en fonction des conditions d'écoulement.
Le rhéomètre capillaire Rosand à double alésage permet de corriger le comportement Non-newtonienUn fluide non newtonien est un fluide dont la viscosité varie en fonction du taux de cisaillement ou de la contrainte de cisaillement appliquée.non newtonien et les effets d'entrée afin de déterminer directement la viscosité de cisaillement.
Conclusion
Cette étude a évalué les propriétés rhéologiques de matériaux en PA séchés et non traités à l'aide d'un rhéomètre Rosand RH10 d'NETZSCH. Il a été constaté que la teneur en humidité influe considérablement sur la viscosité de cisaillement des échantillons de PA. Les échantillons de PA séchés en four présentaient une viscosité de cisaillement nettement supérieure à celle des échantillons non séchés.