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Les POLYMERES
Les POLYMERES
Définition:
- Un polymère est une macromolécule formée par
l’enchaînement covalent d’un grand nombre d’unités
appelés motifs.
- On appelle réaction de polymérisation la réaction
permettant de synthétiser des polymères.
- La ou les molécule(s) à partir de laquelle le polymère a
été synthétisé s’appelle monomère.
Les POLYMERESPolyéthylène (PE)
Polypropylène (PP)
Le polymère le plus utilisé est le polyéthylène (emballage)
Plastique dur. On le retrouve dans tous les matériaux de plomberie
Le polychlorure de vinyle (PVC)
monomère motif
Les POLYMERES
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
Les POLYMERES
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.
Les POLYMERES
Un homopolymère est un polymère obtenu à
partir d’un seul type de monomère.
Exemple: - A – A – A – A – A – A – A -
Un copolymère est un polymère obtenu à partir
de 2 ou plusieurs monomères.
A partir de 2 monomères A et B, on peut obtenir:
- Un copolymère alterné: A-B-A-B-A-B-…
- Un copolymère à bloc (séquencé): A-A-A-A-B-B-B-B-B-B-B-
Les POLYMERES
Un copolymère statistique: les monomères A et B sontassemblés au hasard sans organisation définie.
Un polymère greffé est un polymère greffé sur un autrepolymère.
A A A A A A
B
B
B
B
Les POLYMERES
On obtient ainsi soit des polymères linéaires, soit des polymères
ramifiés ou réticulés (réseau tridimensionnel)
Polymère linéaire Polymère ramifié Polymère réticulé
Les POLYMERES
Deux catégories de monomères:
H2C CH2- Les monomères symétriques:
- Les monomères dissymétriques: C CH2R
H
Carbone tête
du monomère Carbone queue
du monomère
Les POLYMERES
Les différents types d’enchaînements:
C C
R
H H
H
C
R
H
C
H
H
- Enchaînement régulier ou tête à queue:
( le plus stable)
- Enchaînement irrégulier queue-queue ou tête-tête:
C C
H
H R
H
C
H
R
C
H
H
Tête-tête (T-T)
C C
H
R H
H
C
H
H
C
R
H
Queue-Queue (Q-Q)
Les POLYMERES Polymère isotactique, syndiotactique et atactique:
R RRH H
HH R
Polymère isotactique
Polymère syndiotactique:
R HR H
H RRH
Polymère atactique:
Tous les atomes de carbones
asymétriques ont la même
configuration
Les atomes de carbones
asymétriques ont
successivement la
configuration R et S
R RH R
H HHR Les substituants sont
distribués au hazard
Les POLYMERES Polymère isotactique, syndiotactique et atactique:
Polymère isotactique Polymère syndiotactique: Polymère atactique:
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
RR
Les POLYMERES
Classification des polymères:
Les polymères sont classés selon leurs propriété en deux catégories:
- Les matières plastiques
- Les élastomères et
Parmi les matières plastiques, on distingue les thermoplastiques, ce sont
des polymères qui peuvent être refondus plusieurs fois, sans altération de
leurs propriétés physiques. Ils sont constitués de macromolécules linéaires
et les thermodurcissables, ces polymères ne peuvent pas être ramollis par
la chaleur. Lors du chauffage, ils durcissent puis carbonisent. Ils sont
constitués de macromolécules tridimensionnelles fortement réticulées.
Les élastomères ont des propriétés élastiques, exemple le caoutchouc
Le polymère semi-cristallin comporte donc
deux phases :
La phase amorphe
La phase cristalline (qui est plus dense que
la phase amorphe)
Les POLYMERES
Les POLYMERES
Les polymères possèdent souvent plusieurs états solides (au sens mécanique)
C’est le changement d'état du polymère ou du matériau composite
polymérisé, sous l'action de la température, et entraînant des
variations importantes de ses propriétés mécaniques. La transition
vitreuse est caractérisée par une température de transition
vitreuse(Tg).
Dur et cassant Tg mou et souple
En dessous de cette température, le polymère est dit vitreux(état
solide) et présente le comportement d'un corps solide élastique.
Au dessus il présente un comportement de solide plastique(état
viscoélastique), suite à l'affaiblissement de liaisons
intermoléculaires (force de Van der Waals, ...).
Transition vitreuse
Si un polymère amorphe a une Tg inférieure à la température ambiante, il
sera mou et souple à température ambiante: c’est le cas des élastomères.
S'il a une Tg au-dessus de la température ambiante, il sera dur et cassant
à température ambiante.
La transition vitreuse est réversible et s'observe essentiellement sur les
polymères thermoplastiques et ce d'autant plus qu'ils sont peu cristallisés
et peu réticulés. Elle s'observe également sur certains polymères
thermodurcissables (par exemple résines époxydes), dont la densité de
réticulation n'est pas trop élevée.
Les POLYMERES
Grandeurs caractéristiques des polymères
Soit un échantillon de polymère qui est un mélange de N i chaînes de masse M i
La masse en nombre:
La masse moyenne d’un polymère en masse:
Les POLYMERES
le degré de polymérisation
l’indice de polymolécularité
Ip =
Si Ip=1 ; toutes les chaînes ont la même longueur et l’on parle alors d’échantillon
isomoléculaire. Dans le cas contraire, on parle de polymère polymoléculaire
Les POLYMERES
Il existe deux type de réaction de polymérisation:
- - Réactions de polyaddition
- - Réactions de polycondensation
Les POLYMERES
Réaction de polyaddition:
Les POLYMERES
Réaction de polyaddition:
Les POLYMERES
Réaction de polyaddition:
Les POLYMERES
Réaction de polyaddition:
Le centre actif est un cation. Seul l’étude du monomère est intéressante en
polymérisation cationique car la polymérisation cationique est identique à
l’anionique sauf que le centre actif a changé de signe.
Le monomère de référence pour la polymérisation cationique est l’isobutylène.
Les POLYMERES
Réaction de polyaddition:
Les POLYMERES
Réaction de polyaddition:
Les POLYMERES
Réaction de polyaddition:
Les POLYMERES
Réaction de polyaddition: Les monomères utilisés doivent posséder un
substituant attracteur. La stabilisation peut se faire par résonance
Les POLYMERES
Réaction de polyaddition:
Les POLYMERES
Réaction de polyaddition:
Les POLYMERES
Réaction de polyaddition:
Les POLYMERES
Polymérisation de Ziegler Natta
Il y a formation de complexes avec les halogénures de métaux de transition (TiCl4)
L’avantage de ce type de
polymérisation est d’obtenir
des chaînes régulières (peu
de ramification, chaînes de
longueurs voisines)
Les POLYMERES
Polycondensation
Les réactions de polycondensation concernent les monomères bifonctionnels
et s’accompagnent d’une réaction d’élimination de petites molécules entre les
unités monomères.
On classe les réactions de polycondensation par type de polymères.
Les POLYMERES
Polycondensation
Les polyamides
Les POLYMERES
Polycondensation
Les polyesters
Les POLYMERES
Polycondensation
Les polyuréthanes
