Le PTFE est un matériau très utile car il possède une combinaison unique de propriétés.Le PTFE est chimiquement inerte, résiste aux intempéries, offre une excellente isolation électrique, une résistance aux températures élevées, un faible coefficient de frottement et des propriétés non adhésives.
Les polymères sont couramment utilisés dans la fabrication et l’ingénierie, mais les recherches publiées décrivant leurs propriétés mécaniques semblent sous-représentées compte tenu de leur importance.La plupart des données présentées donnent trop souvent des informations insuffisantes sur le pedigree exact du polymère testé et son historique de transformation.Cela est peut-être dû au fait qu’établir la caractérisation de base des matériaux est souvent aussi difficile que d’effectuer les tests mécaniques proprement dits.De plus, la modélisation informatique précise de la réponse mécanique des polymères en est encore à ses balbutiements.De nombreuses méthodes empiriques sont couramment utilisées, mais elles ont tendance à être inexactes en dehors d'une plage de paramètres étroite.L’une des raisons à cela, outre la complexité de la réponse du polymère, est que les données ne sont souvent pas disponibles en dehors d’une plage étroite de paramètres expérimentaux pour remettre en question et étendre la robustesse des modèles constitutifs empiriques ou phénoménologiques.Nous présentons ici les premiers résultats d'un effort multidisciplinaire concerté visant à comprendre la réponse mécanique d'un polymère bien caractérisé d'un point de vue expérimental et ultérieur, couplé à la production d'un modèle théorique robuste capable d'être implémenté dans des codes informatiques. .
Le polymère décrit dans cette étude est le poly(tétrafluoroéthylène) (PTFE).Il a été choisi pour plusieurs raisons, notamment son utilisation comme matériau d'ingénierie courant pour les petites pièces hautes performances et sa disponibilité auprès de plusieurs fabricants.Bien qu’elle ait été largement étudiée dans le passé, elle a reçu peu d’attention dans la littérature ouverte au cours des 25 dernières années.Nous avons choisi de revisiter ce matériau en raison de sa complexité structurelle et du manque de données mécaniques.Le PTFE est un matériau remarquable à bien des égards.Il présente des propriétés utiles sur la plage de températures la plus large de tous les polymères ;Le PTFE conserve une certaine ductilité à 4 K et est utilisé dans certaines situations dans des applications à 540 °C. Il est insoluble dans tous les solvants courants et résiste à presque tous les matériaux acides et caustiques.Le PTFE possède une résistivité parmi les plus élevées de tous les matériaux, une rigidité diélectrique très élevée et une faible perte diélectrique.Le coefficient de frottement de glissement entre le PTFE et de nombreux matériaux techniques est extrêmement faible et, lorsqu'ils sont frittés avec des composés réduisant l'usure, une classe de matériaux de roulements d'importance industrielle est formée.Couplé à son faible coefficient de friction et à sa stabilité chimique, le PTFE est presque impossible à adhérer à d’autres matériaux.Cette propriété est souvent utilisée dans la technologie de transformation industrielle où la facilité de nettoyage est importante.Un aspect du PTFE qui l'a retenu d'une utilisation industrielle et technique plus étendue est sa viscosité élevée à l'état fondu (1011 P à 380 8C).Cela empêche le moulage par injection et par soufflage et seuls des processus de fabrication coûteux par frittage et par extrusion sont disponibles pour la production de pièces.
Cet article se concentre sur la caractérisation des matériaux de base et la réponse à la compression des matériaux PTFE sélectionnés à différentes vitesses de déformation et températures.Les prochains articles traiteront de la réponse en traction et en cisaillement, des effets détaillés de la cristallinité du polymère, du comportement balistique et aux chocs et du développement d'un modèle constitutif théorique applicable.
Très peu de recherches antérieures sur les propriétés de compression du PTFE ont été publiées.Certaines recherches sur les propriétés de fluage existent, mais en termes d'ingénierie de déformation, seules six références ont été portées à l'attention des auteurs.En 1963, Davies a publié un article sur le développement d'un système de barres Split-Hopkinson.Dans le cadre de ce rapport, une seule courbe contrainte/déformation à température ambiante pour le PTFE a été présentée à z1 700 sK1.La contrainte maximale imposée dans ce système n'était que de 3 %.D'autres données sur les taux de déformation élevés sur le polymère en fonction de la température ont été publiées par Gray et Walley.Koo a publié des données de contrainte/déformation pour un produit PTFE d'Imperial Chemical Industries appelé Halon G-80 en 1965.Les effets de la température sur la réponse mécanique ont également été brièvement discutés.
Heure de publication : 16 août 2016