Que sont les polymères ?
Dans cette section, nous passerons en revue les problèmes et défis courants rencontrés en impression 3D avec une approche en science des matériaux. L'idée de la page est d'apporter des connaissances plus scientifiques aux problèmes courants afin de les surmonter plus facilement.
Pour commencer, il est important de comprendre quel matériau est utilisé en impression 3D : les polymères
Les polymères sont de grandes molécules, ou « macromolécules », formées par un grand nombre d'unités répétées appelées « monomères » dans le processus de polymérisation. Le processus de polymérisation lie chimiquement les molécules de monomère entre elles, formant l'épine dorsale du polymère.
Le type de polymères produits peut varier en fonction de la chimie et de la composition des composés monomériques qui les constituent. Les liaisons créées entre les monomères seront définies comme des liaisons covalentes.
Les polymères peuvent être divisés en 2 familles : les thermodurcissables et les thermoplastiques.
Les thermodurcissables sont des polymères qui sont durcis de manière irréversible à partir d'un pré-polymère solide mou ou d'un liquide visqueux en un polymère solide. Le processus de durcissement est également connu sous le nom de réticulation, qui se déroule via une réaction chimique reliant tous les monomères et pré-polymères pour former une structure en réseau. Un thermodurcissable durci ne peut plus être fondu et n'est généralement pas transformable thermiquement.
Les thermoplastiques sont des matériaux qui deviennent mous lorsqu'ils sont chauffés et durs lorsqu'ils sont refroidis. Les thermoplastiques peuvent être chauffés, moulés et refroidis plusieurs fois avec un changement minime de leur chimie ou de leurs propriétés mécaniques. Contrairement aux thermodurcissables où chaque chaîne polymère est liée aux autres par une liaison covalente, les thermoplastiques ont leurs chaînes polymères liées entre elles par des liaisons plus faibles qui seront définies comme des liaisons non covalentes.
Les polymères peuvent également être divisés en deux catégories principales selon leur micro-structure :
Amorphe et semi-cristallin
L'une des manières d'identifier différents thermoplastiques est d'examiner leur micro-structure, qui peut définir les propriétés et le comportement du polymère.
Amorphe
Les polymères amorphes se caractérisent par l'absence d'un ordre à longue portée. Cela signifie que les chaînes polymères sont orientées de manière aléatoire.
De manière générale, les plastiques transparents sont souvent fabriqués avec des polymères amorphes, tels que le PMMA, le PS et le PC.
Semi-cristallin
Les polymères semi-cristallins se caractérisent par une structure ordonnée avec des domaines structuraux appelés « cristaux ».
Les cristaux sont un groupe ordonné et étroitement compacté de chaînes polymères. Des domaines cristallins et des domaines amorphes coexistent dans les polymères semi-cristallins, d'où le terme « semi ». La proportion de zones cristallisées est définie par le degré de cristallinité. Une caractéristique spécifique des polymères semi-cristallins est que ce degré de cristallinité peut fortement affecter leurs propriétés mécaniques et thermiques.
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