À propos du polyéthylène
Le polyéthylène est un thermoplastique technique blanchâtre, semi-cristallin et effectivement opaque. Le polyéthylène est classé selon sa densité et sa ramification. Du polyéthylène basse densité (LDPE) au polyéthylène à poids moléculaire ultra élevé (UHMWPE). Ses propriétés mécaniques dépendent de manière significative de variables telles que l’étendue et le type de ramification, la structure cristalline et le poids moléculaire.
Résumé
| Nom | Polyéthylène |
| Phase à STP | solide |
| Densité | 950kg/m3 |
| Résistance à la traction ultime | 30 MPa |
| Limite d’élasticité | 20 MPa |
| Module d’élasticité de Young | 1 GPa |
| Dureté Brinell | 40 BHN |
| Point de fusion | 317 °C |
| Conductivité thermique | 0,5 W/mK |
| Capacité thermique | 1550 J/g·K |
| Prix | 0,9 $/kg |
Composition du Polyéthylène
Sa structure de répétition est (-CH2CH2-)x, qui s’écrit polyéthylène plutôt que polyméthylène (-CH2)x, par respect pour les divers mécanismes de polymérisation de l’éthylène. PE a une simplicité trompeuse.
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Applications du polyéthylène
Le polyéthylène (PE) est le polymère le plus volumineux au monde. Sa ténacité élevée, sa ductilité, son excellente résistance chimique, sa faible perméabilité à la vapeur d’eau et sa très faible absorption d’eau, combinées à la facilité avec laquelle il peut être traité, font du PE de toutes les densités différentes un choix attrayant pour une variété de produits. En 2017, plus de 100 millions de tonnes de résines de polyéthylène sont produites chaque année, ce qui représente 34 % du marché total des plastiques. Le PE est limité par son module, sa limite d’élasticité et son point de fusion relativement faibles. Le PE est utilisé pour fabriquer des récipients, des bouteilles, des films et des tuyaux, entre autres. Le LDPE combine une résistance élevée aux chocs, une ténacité et une ductilité pour en faire le matériau de choix pour les films d’emballage, qui est l’une de ses plus grandes applications.
Propriétés mécaniques du polyéthylène
Résistance du polyéthylène
En mécanique des matériaux, la résistance d’un matériau est sa capacité à supporter une charge appliquée sans rupture ni déformation plastique. La résistance des matériaux considère essentiellement la relation entre les charges externes appliquées à un matériau et la déformation ou la modification des dimensions du matériau qui en résulte. Lors de la conception de structures et de machines, il est important de tenir compte de ces facteurs, afin que le matériau sélectionné ait une résistance suffisante pour résister aux charges ou forces appliquées et conserver sa forme d’origine.
La résistance d’un matériau est sa capacité à supporter cette charge appliquée sans défaillance ni déformation plastique. Pour la contrainte de traction, la capacité d’un matériau ou d’une structure à supporter des charges tendant à s’allonger est appelée résistance ultime à la traction (UTS). La limite d’élasticité ou la limite d’élasticité est la propriété du matériau définie comme la contrainte à laquelle un matériau commence à se déformer plastiquement, tandis que la limite d’élasticité est le point où la déformation non linéaire (élastique + plastique) commence. En cas de contrainte de traction d’une barre uniforme (courbe contrainte-déformation), la loi de Hooke décrit le comportement d’une barre dans la région élastique. Le module d’élasticité de Youngest le module d’élasticité pour les contraintes de traction et de compression dans le régime d’élasticité linéaire d’une déformation uniaxiale et est généralement évalué par des essais de traction.
Voir aussi : Résistance des matériaux
Résistance à la traction ultime du polyéthylène
La résistance à la traction ultime du polyéthylène est de 30 MPa.
Limite d’élasticité du polyéthylène
La limite d’élasticité du polyéthylène est de 20 MPa.
Module d’élasticité du polyéthylène
Le module d’élasticité de Young du polyéthylène est de 1 MPa.
Dureté du polyéthylène
En science des matériaux, la dureté est la capacité à résister à l’indentation de surface ( déformation plastique localisée ) et aux rayures . Le test de dureté Brinell est l’un des tests de dureté par indentation, qui a été développé pour les tests de dureté. Dans les tests Brinell, un pénétrateur sphérique dur est forcé sous une charge spécifique dans la surface du métal à tester.
L’ indice de dureté Brinell (HB) est la charge divisée par la surface de l’indentation. Le diamètre de l’empreinte est mesuré avec un microscope à échelle superposée. Le nombre de dureté Brinell est calculé à partir de l’équation :
La dureté Brinell du polyéthylène est d’environ 40 BHN (converti).
Voir aussi : Dureté des matériaux
La résistance des matériaux
Élasticité des matériaux
Dureté des matériaux
Propriétés thermiques du polyéthylène
Polyéthylène – Point de fusion
Le point de fusion du polyéthylène est de 317 °C .
Notez que ces points sont associés à la pression atmosphérique standard. En général, la fusion est un changement de phase d’une substance de la phase solide à la phase liquide. Le point de fusion d’une substance est la température à laquelle ce changement de phase se produit. Le point de fusion définit également une condition dans laquelle le solide et le liquide peuvent exister en équilibre. Pour divers composés chimiques et alliages, il est difficile de définir le point de fusion, car il s’agit généralement d’un mélange de divers éléments chimiques.
Polyéthylène – Conductivité thermique
La conductivité thermique du polyéthylène est de 0,5 W/(m·K) .
Les caractéristiques de transfert de chaleur d’un matériau solide sont mesurées par une propriété appelée la conductivité thermique , k (ou λ), mesurée en W/mK . C’est une mesure de la capacité d’une substance à transférer de la chaleur à travers un matériau par conduction . Notez que la loi de Fourier s’applique à toute matière, quel que soit son état (solide, liquide ou gazeux), par conséquent, elle est également définie pour les liquides et les gaz.
La conductivité thermique de la plupart des liquides et des solides varie avec la température. Pour les vapeurs, cela dépend aussi de la pression. En général:
La plupart des matériaux sont presque homogènes, nous pouvons donc généralement écrire k = k (T) . Des définitions similaires sont associées aux conductivités thermiques dans les directions y et z (ky, kz), mais pour un matériau isotrope, la conductivité thermique est indépendante de la direction de transfert, kx = ky = kz = k.
Polyéthylène – Chaleur spécifique
La chaleur spécifique du polyéthylène est de 1550 J/g K .
La chaleur spécifique, ou capacité thermique spécifique, est une propriété liée à l’énergie interne très importante en thermodynamique. Les propriétés intensives c v et c p sont définies pour des substances compressibles pures et simples comme des dérivées partielles de l’ énergie interne u(T, v) et de l’ enthalpie h(T, p) , respectivement :
où les indices v et p désignent les variables maintenues fixes lors de la différenciation. Les propriétés c v et c p sont appelées chaleurs spécifiques (ou capacités calorifiques ) car, dans certaines conditions particulières, elles relient le changement de température d’un système à la quantité d’énergie ajoutée par transfert de chaleur. Leurs unités SI sont J/kg K ou J/mol K .
Point de fusion des matériaux
Conductivité thermique des matériaux
Capacité calorifique des matériaux
Propriétés et prix des autres matériaux
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