Thermodynamique et cinétiques de la cristallisation des polymères Coll. Science et ingénierie des matériaux

Ce livre présente les modèles théoriques qui permettent d’expliquer le développement de la cristallinité et des morphologies cristallines dans les polymères. Ainsi sont d’abord présentés le formalisme thermodynamique adéquat, la théorie classique de la germination et son application aux polymères, puis une théorie de la croissance adaptée aux spécificités des cristaux polymères.

La cristallisation est également appréhendée de façon globale en décrivant l’évolution temporelle de la transformation du polymère liquide en polymère semi-cristallin. Les théories de cinétique globale de cristallisation sont détaillées et appliquées à des problèmes où la température est le paramètre prépondérant, puis à la modélisation de la cristallisation dans un film mince, avec éventuellement une cristallisation additionnelle de surface (transcristallinité).

Nous montrons enfin la généralité du phénomène de cristallisation sphérolitique et présentons les théories qui ont essayé d’en proposer une modélisation « universelle ».

L’ouvrage a été rédigé dans un esprit Science des Matériaux, certains chapitres s’appliquant à tout type de matériau. En particulier, les cinétiques globales de cristallisation sont présentées de façon détaillée et rigoureuse.

Préface

Avant-propos

Remerciements

Abréviations et acronymes

Chapitre 1

Thermodynamique de la cristallisation et de la fusion. Application aux polymères

1. Équilibre et évolution des systèmes

2. Le rôle des énergies de surface

3. Fusion des cristaux

4. Conclusion

Chapitre 2

Théorie classique de la germination

1. Introduction : le concept de germination

2. Germination homogène : le germe sphérique

3. Germination hétérogène sur un substrat plan

4. Conclusion

Chapitre 3

Germination des cristaux polymères

1. Germination homogène

2. Germination hétérogène

3. Conclusions et aspects complémentaires

Chapitre 4

Croissance des cristaux polymères

1. Introduction : les faits expérimentaux

2. Hypothèses sur les mécanismes de la croissance des cristaux polymères

3. Théorie cinétique de la croissance des cristaux polymères

4. Conclusion

Chapitre 5

Cinétique globale de cristallisation. Les approches d’Avrami et d’Evans

1. Introduction : le concept de cinétique globale

2. Relations générales. La première approche d’Avrami (1939)

3. Répartition uniforme des germes. La deuxième approche d’Avrami (1940)

4. L’approche d’Evans (1945)

5. Cas particuliers de germination

6. L’hypothèse isocinétique

7. Systèmes d’équations différentielles

8. Conclusions

Chapitre 6

Traitement pratique des cinétiques de cristallisation isotherme ou anisotherme

1. Introduction. Démarche générale

2. Les approches d’Ozawa et de Nakamura

3. Détermination des paramètres des lois cinétiques

4. Autres approches de la cristallisation anisotherme

5. Le traitement de la cristallisation secondaire

6. Conclusions

Chapitre 7

Cinétique globale de cristallisation dans un milieu confiné.

Les approches d’Avrami et d’Evans

1. Application de la théorie d’Avrami à la cristallisation dans un milieu confiné

2. Application de la théorie d’Evans à la cristallisation dans un milieu confiné

3. Conclusions

Chapitre 8

Le traitement de la transcristallinité

1. Introduction : le concept de transcristallinité

2. Étude de la transcristallinité dans des expériences de calorimétrie

3. Méthodes originales de détermination de certains paramètres de cristallisation

4. Modélisation des cinétiques globales de cristallisation

5. Conclusions

Chapitre 9

Caractère universel et théorie générale de la cristallisation sphérolitique

1. Histoire des sphérolites

2. Caractéristiques des sphérolites

3. La théorie de Keith et Padden ou le rôle des impuretés dans la cristallisation sphérolitique

4. Modèles dérivés de la théorie de Keith et Padden

5. Conditions thermodynamiques de la croissance sphérolitique

6. Modélisation par champ de phase de la cristallisation sphérolitique

7. Conclusion

L’ouvrage permettra aux étudiants, chercheurs, ingénieurs dans le domaine des polymères d’acquérir des connaissances générales sur les polymères semi-cristallins, mais également d’approfondir certains thèmes tels que la transcristallinité. Il sera également utile pour les métallurgistes ou les spécialistes d’autres matériaux, qui utilisent déjà certains des concepts présentés, et souhaitent élargir leur champ de compétences.