Les mouvements moléculaires dans le PET

Molecular motions in PET

ESPCI ParisTech, Laboratoire Sciences et Ingénierie de la Matière Molle (SIMM), UMR UPMC-CNRS-ESPCI 7615, 10 rue Vauquelin, 75231 Paris Cedex 05, France
e-mail: jean-louis.halary@espci.fr

Reçu : 20 Décembre 2010
Accepté : 22 Février 2011

Résumé

La première partie de l’article est consacrée à la description des différents types de mouvements moléculaires qui sont observés dans le PET en fonction de la température et de leur portée spatiale. À basse température, des mouvements isolés se produisent dans la région de relaxation secondaire. Puis des mouvements coopératifs portant sur trois ou quatre unités monomères sont observés dans la région de la transition vitreuse, à une température à peine inférieure à celle du début de cristallisation. Après la fusion des cristallites, à beaucoup plus haute température, le passage à l’état liquide visqueux est différé par la présence des enchevêtrements. L’attribution et l’analyse des mouvements fait appel à différentes techniques expérimentales dont l’analyse mécanique dynamique, l’analyse diélectrique dynamique, la spectroscopie infra-rouge et la résonance magnétique nucléaire de l’état solide. Comme les PET commerciaux sont généralement modifiés par l’addition de faibles quantités de comonomère(s) destinées à réduire la vitesse de cristallisation et la température de fusion, une seconde partie de l’article précise la nature des comonomères usuels de l’acide téréphtalique et de l’éthylèneglycol, décrit leurs méthodes de caractérisation et discute leur répercussion sur les propriétés.

Abstract

This paper primarily aims at reviewing the different types of motions which occur in PET at increasing temperatures and spatial scales. First, isolated motions develop in the secondary relaxation region. Then, cooperative motions involving from three to four repeat units are observed over the glass transition region, just before crystallization starts. Finally, after melting of the crystallites, occurrence of the liquid state is delayed by the presence of chain entanglements. Assignment and analysis of these motions is based on various experimental techniques including dynamic mechanical analysis, dynamic dielectric analysis, infrared spectroscopy and solid-state nuclear magnetic resonance. As the commercial PETs are generally modified by the addition of small amounts of comonomer(s) in order to reduce both crystallization rate and melting temperature, the second part of the paper focuses on the nature and characterization of both terephthalic acid and ethyleneglycol usual comonomers. The repercussion on the properties of the presence of comonomer is discussed.