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Polyéthylène – Tableau des matériaux – Applications – Prix

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. 

polyéthylène propriétés densité résistance prix

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.

85%Carbone dans le tableau périodique

15%Hydrogène dans le tableau périodique

Applications du polyéthylène

Polyéthylène - Tableau des matériaux - Applications - Prix
{%LÉGENDE%}

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 :

indice de dureté Brinell - définition

La dureté Brinell du polyéthylène est d’environ 40 BHN (converti).

Voir aussi : Dureté des matériaux

La résistance des matériaux

Tableau des matériaux - Résistance des matériaux

Élasticité des matériaux

Tableau des matériaux - Élasticité des matériaux

Dureté des matériaux

Tableau 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:

conductivité thermique - définition

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  v  et  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  v  et  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

Tableau des matériaux - Point de fusion

Conductivité thermique des matériaux

Tableau des matériaux - Conductivité thermique

Capacité calorifique des matériaux

Tableau des matériaux - Capacité calorifique

Propriétés et prix des autres matériaux

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