Tout savoir sur les analyses thermiques

Les analyses thermiques désignent l’étude de la variation de la température dans les propriétés des matériaux. Elles sont particulièrement utiles pour comprendre les phénomènes liés à une réaction de dégradation thermique, ou pour simuler et optimiser des procédés de fabrication ou de traitement de matériaux. Elles permettent également la caractérisation des matériaux polymères.

Qu’est-ce que les analyses thermiques ?

Les analyses thermiques consistent à soumettre un échantillon à une variation de température pour mesurer l’évolution d’une propriété physique ou étudier les échanges thermiques avec le milieu extérieur. Par le biais de techniques associées, elles permettent d’accéder à des mesures de capacité thermique, des études de polymorphismes, de diagrammes de phases ou de stabilité thermique de composés organiques. Pratiques, les analyses thermiques sont  adaptées à un large choix de matériaux tels que les polymères, les plastiques, les matériaux composites ou multicouches, les céramiques, les adhésifs, les enduits, les ingrédients cosmétiques, les composés pharmaceutiques, les matériaux organiques…

Quelles sont les différentes techniques et méthodes d’analyse thermiques ?

L’analyse thermique d’un matériau regroupe un ensemble de techniques d’analyse et de caractérisation de matériaux, reposant principalement sur la détermination des propriétés physiques et thermiques d’un matériau. Parmi les principales techniques et méthodes d’analyses thermiques, on peut citer :

  • L’analyse thermique (technique ATD) qui repose sur l’étude de l’énergie dégagée ou absorbée par le matériau quand ce dernier subit des transformations physiques ou chimiques pendant un cycle thermique.

  • L’analyse thermogravimétrique (techniques ATG, ATG-FTIR) qui consiste à mesurer la variation de masse d’un échantillon liée à la transition et à la dégradation thermique lors d’un cycle thermique de chauffage pouvant atteindre 1 000°C ou plus.

  • L’analyse calorimétrique différentielle (technique par calorimètre DSC) qui permet de mesurer les différences des échanges de chaleur entre un échantillon à analyser et un matériau de référence.

  • L’analyse par pyrolyse (Pyrolyse couplée à la GCMS, Py-GCMS) qui se base sur la décomposition d’un produit organique par la chaleur (il s’agit d’un phénomène appelé pyrolyse). Ce type d’analyse thermique est généralement utilisé pour l’identification et la caractérisation de matériaux polymères.

La caractérisation des matériaux polymères par analyse thermique

Un polymère, également appelé « thermoplastique » désigne une substance composée de macromolécules organiques et parfois minérales. La caractérisation des matériaux polymères consiste à analyser et étudier les propriétés d’un matériau polymère en particulier. Effectuée par analyse thermique, elle permet de mettre en évidence et donner une interprétation microscopique à certains phénomènes tels que la transition vitreuse, la fusion/cristallisation, le vieillissement physique et chimique, la ségrégation de phases… et bien d’autres encore. La caractérisation des matériaux polymères par analyse thermique permet ainsi de comprendre les corrélations entre les propriétés mécaniques finales et les paramètres de formulations du matériau analysé.