thesis

Microstructure et comportement mécanique du polypropylène charge

Defense date:

Jan. 1, 1999

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Institution:

Lyon, INSA

Disciplines:

Materials science and engineering

Authors:

Directors:

Abstract EN:

We studied polypropylene filled with particles of stearate treated calcium carbonate, and particularly how the beta phase of polypropylene can influence the mechanical properties. A special annealing treatment was developed which allows to recrystallize beta form into alpha form: specimens could be produced with various amounts of beta form and constant otherwise crystallinity. In filled polypropylene, the presence of beta form was found to lower slightly the elastic modulus and the yield stress, and thus to increase considerably the fracture toughness (due to multicrazing inside and around the beta spherulites), but under impact conditions this effect disappears, due to the rise of stress concentrations around the particles without debonding. We also studied independently the influence of other crystalline or particulate parameters: percent crystallinity (and lamella thickness), mean spherulite size, particulate size and surface coverage of the stearic treatment. The occurrence of debonding (related to low adhesion energy of the filler) increases the size and the specific energy of the Plastic Zone and may lead to a higher toughness than in unfilled polypropylene.

Abstract FR:

Nous avons étudié dans le polypropylène renforcé par des charges de carbonate de calcium traitées à l'acide stéarique l'influence exercée par la présence de la phase beta du polypropylène sur les propriétés mécaniques. Un traitement thermique utilisant le phénomène de recristallisation de la phase beta en phase alpha nous a permis d'élaborer des éprouvettes dont seule varie la teneur en phase beta. Dans le polypropylène chargé, la présence de phase beta abaisse légèrement le module élastique et le seuil de plasticité, donc provoque un fort gain de ténacité (dû au multicraquelage d'une part à l'intérieur et d' autre part en périphérie des sphérolites de phase beta), qui disparaît en résistance au choc en raison des concentrations de contraintes élevées autour des particules en 1' absence de décohésion. Nous avons également fait varier indépendamment chacune des autres caractéristiques cristallines et particulaires : le taux de cristallinité (conjointement à 1' épaisseur des cristallites), le diamètre sphérolitique moyen, le diamètre des charges et le taux de recouvrement surfacique de leur traitement stéarique. Le déclenchement de la décohésion, favorisé par une faible énergie d'adhésion des charges accroît la taille et l'énergie spécifique de la zone plastique et peut conditionner une ténacité supérieure à celle du polypropylène non chargé.