Programme des cours 2021-2022
BCHV3320-1  
Sciences des polymères
  • Ingénierie des polymères
  • Travaux pratiques polymères
Durée :
Ingénierie des polymères : 18h Th
Travaux pratiques polymères : 18h Pr
Nombre de crédits :
Bachelier en chimie, orientation chimie appliquée3
Nom du professeur :
Ingénierie des polymères : Vincent POURCELLE
Travaux pratiques polymères : Sébastien BAUDEWYNS, Joseph COLLOT, Matthieu GOURSAUD, Hélène LAMY
Coordinateur(s) :
Matthieu GOURSAUD
Langue(s) de l'unité d'enseignement :
Langue française
Organisation et évaluation :
Enseignement au premier quadrimestre, examen en janvier
Unités d'enseignement prérequises et corequises :
Les unités prérequises ou corequises sont présentées au sein de chaque programme
Contenus de l'unité d'enseignement :
La science des polymères : concepts théoriques propres aux macromolécules, tecnhiques d'analyses approfondies, relation synthèse-structure-propriété, méthodologies de synthèses et d'analyses.
Ingénierie des polymères
Au travers d'exemples pris dans l'art, l'industrie et la vie de tous les jours, ce cours permet d'acquérir les outils pour mieux appréhender le monde des macromolécules et leurs innombrables applications.   Après une introduction historique des développements de la science des polymères, le deuxième cours proposera d'étudier la structure des macromolécules à l'état solide. L'accent sera mis sur les techniques permettant de décrire ces structures. Puis seront abordées les transitions thermiques au sein du matériau ainsi que leur interprétation par analyse thermique différentielle. Les chapitres suivant concerneront l'étude des propriétés mécaniques. Les notions d'élasticité, de plasticité, de viscoélasticité ainsi que les mécanismes sous-jacents seront détaillés. L'écoulement, la déformation et la mise en forme des polymères fondus seront évoqués dans un chapitre d'introduction à la rhéologie. L'étude du comportement des polymères en solution permettra de décrire les différentes méthodes de mesures des masses molaires moyennes. Enfin le dernier chapitre sera consacré aux copolymères à blocs qui connaissent de nombreuses applications dans le domaine des nanotechnologies.   Table des Matières :   1.Introduction : découverte du monde des polymères en suivant un parcours historique 1.1 1840-1910 : caoutchouc ; photo et cinéma ; bakélite 1.2 Les années 20 : forces de Van der Waals; colloïde vs polymère; Staudinger 1.3 Les années 30 : premiers concepts théoriques de la "science des polymères" 1.4 1940-1970 : développements industriels des plastiques usuels (Nylon, PVC, PE, PP) 1.5 1970-2010 : synthèses contrôlées ; matière molle ; nanomatériaux ; recyclage ; biomimétisme   2.Structures macromoléculaires à l'état solide 2.1 Configuration des chaines 2.2 Conformations désordonnées 2.3 Conformations ordonnées 2.4 L'état semi-cristallin 2.5 Méthodes d'analyses des structures 2.6 Microscopies électroniques (SEM, TEM, AFM) 2.7 Exemples   3.Propriétés thermique des polymères 3.1 La transition vitreuse 3.2 La température de fusion des semi-cristallins 3.3 L'analyse thermique différentielle 3.4 Exemples   4.Le comportement mécanique des polymères 4.1 Élasticité 4.2 Plasticité 4.3 Diagramme contrainte-déformation 4.4 Rigidité, solidité, résistance 4.5 Tests mécaniques usuels   5.Le comportement viscoélastique 5.1 Comportement thermo-mécanique 5.2 Influence du temps : relaxation et fluage 5.3 Equivalence temps-température 5.4 Analyse mécanique dynamique 5.5 Module de stockage, module de perte   6.Rhéologie et mise en forme 6.1 Viscosité des polymères fondus 6.2 Elasticité des polymères fondus 6.3 Procédés industriels de mise en forme   7.Polymères en solution et mélanges 7.1 Mise en solution 7.2 Description de l'état soluble 7.3 Viscosité et masse molaire 7.5 Méthodes de mesure des masses molaires en solution 7.6 Exemples   8.Les copolymères à blocs 8.1 Intérêts 8.2 Auto-assemblage et micellisation 8.3 Description des micelles 8.4 Exemples d'applications
Travaux pratiques polymères
  • Cinétique d'une réaction de polymérisation radicalaire
  • Détermination de la masse moléculaire d'un polymère par HPLC-GPC
  • Dérivatisation d'acides aminés et analyse en HPLC muni d'un détecteur fluorimétrique
Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) de l'unité d'enseignement :
  • tenir son cahier de laboratoire en temps réel.
  • réaliser et interpréter, au fur et à mesure de la manipulation, le traitement des données expérimentales
  • réaliser et interpréter au fur et à mesure de la manipulation, le traitement des données expérimentales
  • optimiser une méthode de séparation HPLC
  • réaliser la synthèse en suspension d'un polymère dans un réacteur
1. Compétences - Capacités :
C1 - Communiquer et informer CA1.1 -Choisir et utiliser les moyens d'informations et de communication adaptés CA1.2 -Mener une discussion, argumenter et convaincre de manière constructive CA1.4 -Utiliser le vocabulaire adéquat C2 - Collaborer à la conception, à l'amélioration et au développement de projets techniques CA2.2 -Planifier des activités CA2.3 -Analyser une situation donnée sous ses aspects techniques et scientifiques C3 - S'engager dans une démarche de développement professionnel CA3.3 -Développer une pensée critique CA3.4 -Travailler tant en autonomie qu'en équipe dans le respect de la structure de l'environnement professionnel C4 - S'inscrire dans une démarche de respect des réglementations CA4.3 -Respecter les normes, les procédures et les codes de bonne pratique C5 - Maîtriser les concepts scientifiques CA5.1 -Appliquer les connaissances des sciences fondamentales et utiliser à bon escient le vocabulaire des domaines CA5.2 -Exercer un regard critique sur les résultats et les méthodes CA5.3 -Gérer le degré de précision dans les opérations et évaluer l'implication des résultats CA5.4 -Evaluer la signification et les conséquences des opérations effectuées C6 - Respecter les bonnes pratiques de laboratoire de recherche, de développement ou de production CA6.1 -Faire preuve de dextérité manuelle, ordre et propreté CA6.2 -Organiser son travail dans le respect des procédures et modes opératoires CA6.5 -Assurer la traçabilité des opérations C7 - Maîtriser les processus industriels CA7.4 -Réaliser des analyses physico-chimiques et mécaniques CA7.5 -Evaluer les aspects thermodynamique et cinétique des réactions chimiques CA7.6 -Mettre en œuvre les méthodes de base de la synthèse organique CA7.7 -Définir les propriétés des principaux matériaux organiques et inorganiques   2. Acquis d'apprentissage(s) terminaux visé(s): -Acquis d'apprentissage terminaux : Aat 06 - assurer la traçabilité des opérations et des résultats ainsi que les opérations de contrôle et de maintenance sur base des procédures en vigueur au laboratoire dans l'esprit d'une démarche qualité. ( Aat 06) -Acquis d'apprentissage terminaux : Aat 01 - préparer d'un point de vue théorique, méthodologique et logistique, en tenant compte des contraintes matérielles et temporelles qui lui sont imposées, les activités techniques qu'il sera amené à mettre en œuvre dans le cadre d'un laboratoire de recherche et de développement. ( Aat 01) -Acquis d'apprentissage terminaux : Aat 04 - traiter les données expérimentales d'un point vue mathématique, graphique ou statistique, enutilisant si besoin est les outils informatiques, afin de produire les résultats d'une analyse chimique. ( Aat 04) -Acquis d'apprentissage terminaux : Aat 02 - mettre en œuvre au laboratoire les techniques chimiques et physico-chimiques dans les domaines de la chimie organique, de la chimie minérale et des sciences de la vie. ( Aat 02)
3. Acquis d'apprentissages spécifiques:
 
Savoirs et compétences prérequis :
Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement :
Activités        Intitulé de l'activité                Volume horaire BCHV3320 A    Ingénierie des polymères                  18 BCHV3320 B    Travaux pratiques polymères             14
Mode d'enseignement (présentiel, à distance, hybride) :
  • Cours avec transparents
  • Travaux pratiques en laboratoire
Ingénierie des polymères
Cours avec présentiel
Travaux pratiques polymères
Travaux pratiques en laboratoire.
Lectures recommandées ou obligatoires et notes de cours :
  • Cours (BCHV3320A) : slides du cours
  • TP : syllabus
Ingénierie des polymères
Support(s):
  • Transparents
Référence(s):
  • Chimie et physico-chimie des polymères, Michel Fontanille et Yves Gnanou , 3rd Ed, Dunod, 2014, 562p.
Travaux pratiques polymères
Support(s):
  • Syllabus de laboratoire
Référence(s):
  • Notes de cours et Syllabus de TP
Modalités d'évaluation et critères :
Responsable de l'évaluation: GOURSAUD Matthieu   Langue de l'évaluation: Français   Mode d'évaluation: Examen écrit, Evaluation continue
  • BCHV3320 A : examen écrit à livre ouvert (première session - janvier) et écrit à livre fermé (2ème session - août/septembre)
  • BCHV3320 B : évaluations des rapports, interrogations, des cahiers de laboratoire, des préparations des manipulations, des présentations des résultats et du comportement au laboratoire.
Pondération des évaluations: Cours (BCHV3320A) : 50 %   TP (BCHV3320 B) : 50%. 100% d'évaluation continue, non représentable en seconde session. La note de première session qui lui correspond est maintenue en seconde session (août-septembre).
En cas d'échec à l'une des activités d'apprentissage, le jury décide si le déficit est inacceptable (en fonction de l'importance du déficit, de sa gravité ou du caractère essentiel des compétences non acquises). Dans l'affirmative, le jury peut définir une note pour l'ensemble de l'UE inférieure à 10/20, représentative de l'échec. L'échec de l'UE oblige à représenter l'(les) activité(s) en échec.
Stage(s) :
Remarques organisationnelles :
Tenant compte de la situation sanitaire et du Protocole pour la reprise des cours dans l'enseignement supérieur émanant de la Ministre Glatigny, les modalités prévues pour l'organisation et l'évaluation de l'Unité d'enseignement sont susceptibles d'être modifiées en cas d'évolution du risque épidémique et d'un retour vers un confinement total ou partiel.
Ingénierie des polymères
Tenant compte de la situation sanitaire et du Protocole pour la reprise des cours dans l'enseignement supérieur émanant de la Ministre Glatigny, les modalités prévues pour l'organisation et l'évaluation de l'Unité d'enseignement BCHV3320 sont susceptibles d'être modifiées en cas d'évolution du risque épidémique et d'un retour vers un confinement total ou partiel.
Travaux pratiques polymères
"Tenant compte de la situation sanitaire et du Protocole pour la reprise des cours dans l'enseignement supérieur émanant de la Ministre Glatigny, les modalités prévues pour l'organisation et l'évaluation de l'Unité d'enseignement .... sont susceptibles d'être modifiées en cas d'évolution du risque épidémique et d'un retour vers un confinement total ou partiel."
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