les polymeres

I] Introduction. 1



1) Historique. 1

2) Définition et exemples de polymères. 2

a) Définition du polymère. 2

b) Exemple de polymères usuels. 3

3) Différents types de polymères. 4

a) Les homopolymères. 5

b) Les copolymères. 5



II] Caractérisation d’un polymère et diagramme masse - température. 6



1) Comment définir la masse d’un polymère ?. 6

2) Structure du polymère : plusieurs niveaux de polymères. 9

a) Structure primaire. 9

b) Structure secondaire. 11

c) Structure tertiaire. 12

3) Analyses thermiques. 12

4) Diagrammes Masse - Température. 13

5) Diagrammes Contraintes / Déformations. 14


I] Introduction.




1) Historique.






Les polymères appartiennent à une science qui a pris son essor dans les années 40, car pendant la guerre, il est apparu nécessaire de fabriquer certains matériaux qui manquaient alors.

Avant 1940, il y avait déjà eu des sursauts. Les premiers soubresauts de la chimie des polymères sont apparus dès les années 1900.

A cette époque, on distinguait les molécules organiques en deux catégories:

-. Les cristalloïdes

-. Les colloïdes



Les cristalloïdes sont des composés organiques cristallisables, de température de fusion et de masses molaires définies.

Les colloïdes sont des molécules visqueuses, ne cristallisant pas et ayant des températures de fusion mal définies. Lorsque l’on mesurait leur masse molaire, on la trouvait supérieur à 100 000. Cela renforçait l’idée que ces molécules étaient des agrégats. Les chimistes allemands appelaient cette chimie la chimie des saletés (« Schmutzen Chemie »).

En 1925, Staudinger déclare que les colloïdes sont une association de plus de 100 000 atomes de carbones reliés entre eux par des liaisons covalentes. A l’époque, c’est une hérésie. (théorie de la chimie moléculaire)

Dans le début des années 1950, Carothers et Flory admettent et montrent que des édifices covalents de masse molaire supérieure à 100 000 existent.

C’est le fondement de la théorie des polymères.

Dès cette époque, on a établi la notion de polymères.


2) Définition et exemples de polymères.




a) Définition du polymère.





Un polymère est une macromolécule formée de l’enchaînement covalent d’un très grand nombre d’unités de répétition qui dérivent d’un ou de plusieurs monomères (qui sont également appelés motifs) et préparée à partir de molécules appelées monomère.




Exemple :


-CH₂-CH₂- est l’unité du polymère.

Tout monomère comporte au minimum deux sites réactifs. La polymérisation sur la double liaison du monomère correspond à l’ouverture de la double liaison.


Il n’y a pas que des doubles liaisons qui forment des polymères :



b) Exemple de polymères usuels.





-. Le polymère le plus utilisé est le polyéthylène (PE).



C’est le matériau d’emballage par excellence.





-. Le deuxième polymère fort utilisé est le polypropylène (PP).



C’est un plastique dur. On le retrouve dans tous les matériaux de plomberie.





-. Le polychlorure de vinyle (PVC).



On l’utilise pour la fabrication des chaussures synthétiques et des disques.




-. Le polytétrafluoroéthylène (PTFE).



Ce polymère est plus connu sous le nom de Téflon^® (anti-adhésif).





-. Le polystyrène (PS).



On s’en sert pour les emballages.





-. Le polyoxyde d’éthylène (POE).



On l’utilise en cosmétique.





-. Le polyméthacrylate de méthyle (PMMA).



On l’utilise pour la fabrication de Plexiglas^®.





-. Les polyamides avec l’exemple du nylon.



On s’en sert pour la fabrication de fibres synthétiques.

L’écriture de ces polymères est très réductrice et ne parle pas de la réalité sous-jacente.


3) Différents types de polymères.





Il existe deux types de polymères :

-. Les homopolymères

-. Les copolymères




a) Les homopolymères.





Les homopolymères sont des polymères qui ne possèdent qu’une seule unité. Parmi les homopolymères, on peut citer le polyéthylène.

Il existe, au sein des homopolymères, différentes familles. Pour la suite du paragraphe, A sera l’unité de l’homopolymère.

Parmi les différents types d’homopolymères, nous trouvons :

- les homopolymères linéaires.



- les homopolymères branchés.



-. Les homopolymères étoilés.



b) Les copolymères.





Les copolymères sont des polymères qui possèdent plusieurs unités.

Comme pour les homopolymères, les copolymères peuvent se classer dans différentes familles. On parle alors de modes de copolymères


Pour la suite du paragraphe, A et B seront deux unités différentes du copolymère.




Parmi les différents modes de copolymères, nous trouvons :

- le mode statistique.




- le mode alterné.




- le mode séquencé.




- le mode greffé.




Les polymères, qu’ils soient homo ou copolymères, peuvent être réticulés.

Un polymère réticulé est un polymère dont certaines de ses chaînes sont reliées entre elles par des ponts chimiques covalents.

La plupart des polymères doivent être réticulés avant leur utilisation. En effet, un polymère est un liquide et pour le maintenir en place, il faut le réticuler.