2. Caractéristiques fondamentales des élastomères
Bien que faisant partie d'une seule et même grande famille, celle des polymères, les élastomères ont un comportement très particulier et très différent des matières plastiques, ou plastomères.
Pour qu'un matériau soit mécaniquement reconnu comme un caoutchouc, il doit être :
– souple, c'est-à-dire de faible rigidité (quelques mégapascals) ;
– hautement déformable, c'est-à-dire capable de supporter de très grandes déformations sans se rompre ou d'atteindre des allongements « rupture » de plus de 100 p. 100, tout en possédant, à son allongement maximal, une résistance à la rupture relativement élevée ;
– élastique ou résilient, c'est-à-dire capable de retrouver sa géométrie initiale, après cessation d'une sollicitation, tout en restituant quantitativement au milieu l'énergie qui lui a été fournie pour le déformer.
• Aspect moléculaire
Pour répondre à ces caractéristiques mécaniques, un élastomère est constitué de longues chaînes moléculaires, appelées macromolécules, qui sont repliées sur elles-mêmes au repos : c'est la pelote statistique. Les interactions entre chaînes sont faibles (faible cohésion) et sous l'action d'une contrainte externe, les chaînes possèdent de très nombreuses possibilités conformationnelles (par rotation autour des liaisons carbone-carbone) dans le domaine des températures d'utilisation. Ces chaînes macromoléculaires repliées sur elles-mêmes s'enchevêtrent avec leurs voisines et conduisent à un matériau élastique sous l'effet d'une faible contrainte. Lorsque l'on applique une plus forte contrainte, les chaînes vont se déployer, glisser et finir par se désolidariser les unes des autres. C'est pourquoi la réalisation de liaisons chimiques entre les chaînes, pour former un réseau tridimensionnel stable, a été la découverte primordiale pour l'utilisation des élastomères.
Cette formation de liaisons chimiques (généralement covalentes), appelées encore ponts de réticulation, est le résultat de la vulcanisation des caoutchoucs obtenue notamment avec du soufre (le terme fait allusion à Vulca […]
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