Influence de l’orientation macromoléculaire sur la transition fragile/ductile du Polylactide

Abstract

Ce travail porte sur l’influence de l’orientation macromoléculaire sur le comportement mécanique du Polylactide (PLA). Alors qu’à l’état isotrope, le PLA est fragile en traction uniaxiale à température ambiante, un comportement ductile avec des taux de déformation pouvant dépasser les 100 % est observé sur des échantillons ayant subi une pré-déformation à l’état caoutchoutique. Afin de mieux comprendre l’origine de cette transition Fragile-Ductile (F-D), une caractérisation structurale approfondie des films pré-orientés a été entreprise. Celle-ci a notamment montré que c’est l’orientation de la phase amorphe qui est le paramètre clé gouvernant cette transition F-D. Des analyses in situ par diffusion des rayons X réalisées lors de l’étirage d’échantillons pré-orientés ou non, combinées à des observations morphologiques par microscopie, ont montré que la transition F-D correspond à un changement de mécanismes élémentaires de plasticité : le craquelage, prédominant dans le cas des échantillons fragiles, laisse progressivement place au développement de bandes de cisaillement. Des analyses post-mortem complémentaires par diffusion des rayons X ont par ailleurs mis en évidence que l’orientation macromoléculaire induit une diminution de la densité de craquelures formées au cours de l’étirage. À partir de ces analyses, la contrainte critique de nucléation des craquelures en fonction du degré d’orientation a été déterminée. Il a alors été montré que le changement de mécanismes de déformation est dû à l’augmentation de la contrainte d’amorçage des craquelures σcr avec l’orientation macromoléculaire, cette dernière devenant, pour un degré d’orientation macromoléculaire critique, supérieure à la contrainte d’amorçage des bandes de cisaillement. L’évolution de σcr avec l’orientation pourrait être en partie attribuée à l’augmentation de la distance entre enchevêtrements.