Memoire Online - Les polymères dans l'industrie

II6-1- Généralités sur les polymères conducteurs électriques. II6-2- Les écrans plats .

3i II6-3- Les fibres optiques.

II _6-4 L' imagerie infra-rouge.

Chimie des polymères.

III - Procédés de polymérisation.

III1- Amorceurs de polymérisation.

III2- Polymérisations ioniques.

III2-1 Polymérisation cationique. III2-2 Polymérisation anionique.

III3- Polymérisation de Ziegler-Natta.

III4- Polymérisation zwitterionique.

III5- Polymérisation radicalaire.

III6- Polycondensation.

L'industrie des polymères

IV- Plasturgie

IV1- Techniques de polymérisations

IV1-1 Polymérisation en masse

IV1-2 Polymérisation en solution

IV1-3 Polymérisation en suspension

IV1-4 Polymérisation en émulsion

IV1-5 Polymérisation en phase gazeux ou en « lit fluidisé »

IV2- Techniques de mise en forme des polymères IV2-1 Moulage par compression

IV2-2 Moulage par compression - transfert IV2-3 Moulage par injection

IV2-4 Autres procédés

IV2-5- Les additifs

IV3- Tests de différenciation des polymères Conclusion

Références bibliographiques.

Annexe

REMERCIEMENTS

- A mon encadreur, Dr. JOSEPH DIKA MANGA, vous avez suivi avec une attention particulière le déroulement de ce travail. Je vous remercie très sincèrement pour votre aide précieuse et la leçon de vie que vous m'avez inculquée. Soyez rassuré de ma sincère gratitude.

- Au Pr. THEOPHILE NGANDO MPONDO, pour votre disponibilité, vos conseils et votre assistance, pour vos enseignements. Vos critiques, vos suggestions ont été accueillies et appliquées.

- A tous mes enseignants, sans qui ce travail n'aurait jamais été réalisé : Dr. MBAZE, chef de département de chimie, Dr NDI, Dr. NASSI, Dr FOMANI, Dr. MASSOMA, Pr. DONGO, Pr. NGAMENI, Dr. NDOM, Dr. KAMDEM, Dr. HAPPI, Dr. WANSI, Dr. KOUAM, Dr. EGBE WATT, Dr NOUGA, Dr. FOBA, Dr MOTAPON, Dr MOYO

- A mes frères MBEM, BADING, MAKATA pour l'assistance et la sollicitude que vous m'avez

- A mes cousins et cousines, ce travail doit être pour vous un exemple à suivre et cultiver en

- A mes oncles et tantes, ce travail est le couronnement de tous les sacrifices.

- A FANNY BILLE et sa famille, pour votre soutien moral et matériel, vos conseils ; soyez

- A M. AMBROISE BEBEY ETOKE, pour son aide matérielle, ses encouragements.

- A tous ceux qui par leur franche collaboration ont participé à l'évolution de ce travail : mes

- Au TOUT PUISSANT, créateur de toute chose pour la grâce qu'il m'a accordée.

LISTE DES
ABREVIATIONS

RESUME

Les macromolécules gagnent de plus en plus en importance. Leur diversité entraîne celle de leurs utilisations et leur développement au détriment des matériaux traditionnels (verres minéraux, céramiques, métaux). Nous nous sommes intéressés dans le cadre de ce mémoire aux polymères dans l'industrie.

Après avoir présentés les polymères dans leur généralité et surtout insistés sur leurs propriétés physiques, nous avons établi les divers usages de ceux-ci dans des domaines aussi variés que l'emballage et le conditionnement, le textile, le domaine alimentaire et mécanique, le domaine biomédical et les raisons qui soutiennent leur usage.

A côté de cette présentation, nous avons établi les types de polymères en fonction de leurs propriétés physiques. C'est ainsi que nous avons distingué les thermoplastiques, les thermodurcissables, les polymères thermostables les polymères naturels et les cristaux liquides.

Nous avons par la suite présenté les diverses méthodes chimiques de préparation des polymères (polymérisations ionique et zwitterionique, polymérisation radicalaire, polycondensation...), les différents procédés industriels qui soutendent cette préparation (polymérisation en masse, en émulsion, en solution...) et les méthodes de mise en forme.

Notre intérêt s'est porté après sur l'identification de la nature des polymères, ceci d'autant plus que la nature de la résine oriente la méthode de recyclage à adopter.

ABSTRACT

Macrolecules are getting more and more in importance in industrial and domestical domains. Their diversity imply their usage and their development in detriment of traditional material (glass, ceramic metal...). Our subject is about polymers in industry.

After presentation of polymers on their diversity, we have insisted on their physical properties and we have established different usage in various domains such as packaging and conditionning, textil, mechanical domain, medical and biomedical sector, and the reasons that justify those utilisations.

Nearby this presentation, we have established the different types of polymers by their physical properties. We have distinguished thermoplastics, thermosettings, thermostables polymers, biopolymers and liquid crystals.

After that, we have presented different chemicals preparatries methods (ionic and zwitterionic polymerization, radical polymerization, polycondensation), the main industrial processes of polymers production (bulk polymerization, emulsion, suspension and solution polymerization) and different methods of designing.

INTRODUCTION

Les matériaux ont de tout temps défini le niveau de développement des différentes civilisations qu'a connues l'Homme, les progrès techniques étant en général tributaires de la mise au point de matériaux nouveaux aux performances améliorées. Les polymères s'intègrent dans cette optique.

Les polymères sont des molécules de grande taille (macromolécules) constitués par un assemblage de motifs élémentaires répétés un grand nombre de fois. Ces motifs sont les produits de la transformation de monomères.

Les matériaux macromoléculaires se distinguent des autres matériaux par une très grande diversité et un large domaine d'application. On les utilise dans l'industrie des produits alimentaires, l'industrie pharmaceutique, l'industrie électrique, mécanique, le bâtiment, le textile... Et de plus en plus, les polymères modernisent des domaines insoupçonnés à l'instar de l'industrie électronique où ils interviennent en imagerie infra-rouge et dans la mise au point des écrans plats. En fait ils se substituent aux matériaux non renouvelables.

Le développement industriel actuel qui s'accompagne d'une augmentation très importante de la production des polymères doit aussi s'adapter aux besoins de la technologie moderne en terme de qualité et de respect de l'environnement, la finalité étant l'application du principe de développement durable.

Recenser les polymères utilisés dans divers secteurs industriels d'une part, ressortir les caractéristiques, les propriétés des polymères et les processus chimiques qui soutendent leur préparation et leur mise en oeuvre d'autre part, tel sera le contenu de ce mémoire.

I - Généralités sur les polymères

I1 -Historique des polymères

Le terme polymère est utilisé pour la première fois en 1832 par Jöns Jacob Berzelius. En 1835, le français Henri Victor Regnault prépare du chlorure de vinyle à partir du dichlore et d'éthylène. Il observe que ce produit en ampoule scellée, se transforme progressivement en une poudre blanche, non cristalline, qu'il n'identifie pas encore comme étant du PVC.

En 1863, un imprimeur américain John Wesley Hyatt et son frère, sont attirés par un concours doté de 10 000 dollars dont le but est de trouver une substance pour remplacer l'ivoire dans la fabrication des boules de billard. Après plusieurs années de tâtonnement, les frères Hyatt inventent le celluloïd en 1870, matière plastique issue d'un mélange à chaud de nitrocellulose et de camphre, plastifiant de la nitrocellulose [1].En 1897, apparaît la corne artificielle ou galalithe, un mélange caséine - formol.

Le premier polymère entièrement synthétisé date de 1907 ; il est réalisé par Hendrick Baekeland. Cette résine urée-formol est baptisée bakélite. Elle bouleverse alors l'environnement domestique puisqu'on la rencontre dans la poignée de fer à repasser, les coques de téléphone. Puis apparaissent successivement en 1928, le plexiglas ou PMMA, une idée de l'allemand Otto Röhner, en 1931 le PVC et le polystyrène ( PS ), en 1935 le polyéthylène ( PE ) et en 1937 le nylon.

Il faut attendre la fin de la seconde guerre mondiale pour que l'essor des matériaux polymères devienne considérable grâce aux travaux de Hermann Staundinger, le père de la chimie des macromolécules, de Carothers, puis de Ziegler et Natta.

Vers le milieu des années 1960, le PVC commence à remplacer le verre dans les emballages alimentaires. C'est également à cette époque que la pétrochimie prend la relève de la carbochimie dans la production des polymères.

En 1977, les professeurs Mac Diarmid, Heeger et Shirakawa découvrent qu'il est possible de moduler la conductivité électrique du polyacétylène moyennant l'introduction contrôlée de groupements donneurs ou accepteurs d'électrons, ce qui fait passer le polymère de l'état d'isolant à celui de conducteur [1]. Aujourd'hui les matériaux polymères se trouvent dans tous les domaines, où ils se substituent aux matériaux usuels des céramistes et des métallurgistes.

I 2 - Classification des polymères

Plusieurs critères permettent de classer les macromolécules : l'enchaînement des atomes, les propriétés physiques, les réactions de synthèses. Toutes ces classifications sont inter-

I 2-1 -Les polymères thermodurcissables

Ils sont en général des polymères en réseau tridimensionnel, formés par réticulation des différentes chaînes de polymères. La cohésion des chaînes est assurée par des liaisons physiques : liaisons de Van der Waals, liaisons hydrogène. Il n'existe pour eux ni solvant, ni phase fondue. Si on les chauffe, les ramifications pendantes du réseau, s'accrochent et le matériau se transforme définitivement en un polymère dur, infusible et insoluble dans les solvants tant qu'on reste en deçà d'une température seuil où le polymère commence à se détruire [2].

Les thermodurcissables ne sont pas recyclables et leur mise en forme est plus complexe. Par contre ils peuvent servir de matériaux structuraux. Ils sont issus de monomères ayant une fonctionnalité moyenne supérieur à 2. la fonctionnalité d'un monomère est son nombre de sites réactifs au cours d'une réaction de polymérisation [2].

Groupes			Structures	Fonctionnalités
Vinyle			R R' C = C	2
Silanol			Si -OH	1
Oxiranne (époxyde)			R R' C - C O	2
	OH	Phénol		4

Types de
polymères

Monomères

Motifs

Groupes de
polymères

Formophénolique

+ C = 0

Phénoplastes

CH2

Urée formol UF

NH2 H

C = O + C = O

NH2 H

- N

C =

- N

CH2

Aminoplastes

CH2

Uréthane
PU

HO(CH2)4 OH + O = C = N-(CH2)6 - N = C = O

(O(CH2)4 O- CO-NH- (CH2)6-NH- CO) n

Polyuréthane

Silicone
SI

OH R

HO Si OH Si

OH R

O - Si - O - Si

OH R'

Silicone

Polyimides

R-C-OOR'

6 H

CO CO

N R N - R'

CO CO

Polyimide

I 2-2 Polymères thermoplastiques

Ce sont des polymères linéaires issus de monomères de fonctionnalité égale à 2. La cohésion de la structure est assurée grâce à des liaisons physiques, de faible énergie, entre les chaînes polymères. Ces liaisons se rompent si on chauffe. Les thermoplastiques sont fusibles et solubles dans les solvants organiques. Quand on les chauffe, ils évoluent vers un état plastique, puis liquide (liaisons physiques rompues) ; au refroidissement, les thermoplastiques retrouvent toujours et d'une façon réversible leur thermoplasticité initiale. Ils sont en général recyclables [4].

Types De polymères							Monomères	Motifs	Groupes de polymères
	PE CH2 - CH2					n	CH2 = CH2	=	Polyoléfine
		CH2	- CH PP CH3			n	CH2 = CH CH3
CH2 - CH2 n PB							CH2 = CH - CH = CH2
	PVC			n			CH2 = CH Cl	CH2-CH Cl	Polyvinylique
PVDC n							CH2 = CCl2	CH2 - CCl2
PVAC					n		CH2 = CH O - C - CH3 O	CH2 - CH O - C -CH3 O

I 2-3 Les polymères thermostables et cristaux liquides

I 2-3-1 Les Cristaux liquides

Les cristaux liquides sont des polymères thermoplastiques amorphes. En réalité ils se situent à mi-chemin entre la structure cristalline ordonnée du solide et celle complètement désordonnée du liquide. Ils ont la propriété de s'orienter selon un axe qui varie en fonction de l'intensité du champ électromagnétique auquel on le soumet. A cette propriété s'ajoute la capacité

à transmettre la lumière . Ils quittent de l'état solide à l'état liquide en passant par des états intermédiaires (états mésomorphes) :

- L'état nématique où les molécules allongées sont parallèles les unes aux autres suivant
leur direction d'allongement [12].( annexe 1)

- L'état smectique très visqueux. Les molécules, parallèles entre-elles, se répartissent dans des couches qui s'empilent régulièrement les unes au-dessus des autres [12].(annexe2)

- L'état cholestérique où les molécules présentent une activité optique. Ce sont des
molécules chirales. Elles sont rangées à plat et parallèlement les unes aux autres [12].(annexe 3) Les cristaux liquides possèdent un moment dipolaire et ont la propriété de modifier la propagation de la lumière. Ils ont des caractéristiques distinctives de par leur nature cristalline liquide. Ils possèdent des molécules linéaires rigides qui se répartissent en zone selon l'ordre tridimensionnel caractéristique des cristaux solides.

Les cristaux liquides gagnent de plus en plus de l'importance dans le domaine des écrans plats et des fibres optiques.

I 2-3-2 Les polymères thermostables

Ce sont des polymères qui conservent leurs propriétés quelques minutes à 600°C, quelques heures à 400°C, plus de 100 heures à 300°C et plus de 30 000 heures à 220°C[12 ].

Pour qu'un matériau résiste à la chaleur, il faut que son organisation ne se modifie pas avec la température et que les liaisons qui le constituent soient de forte énergie. C'est pourquoi la

conception de matériau polymères thermostables nécessite l'utilisation des monomères aromatiques ou hétérocycliques [12 ].

I 2-4 Elastomères et polymères naturels

I 2-4-1 Elastomères

Leur caractère principal est leur élasticité et la grande longueur de leurs chaînes macromoléculaires. Les élastomères, contrairement aux autres matériaux polymères ont pour principal précurseur, le latex, caoutchouc naturel composé essentiellement de cis-polyisoprène de motif :

Pour des utilisations spécifiques, on peut greffer d'autres fonctions au monomère naturel. On obtient alors du caoutchouc de meilleure qualité réduisant ainsi certains défauts du caoutchouc naturel notamment la perméabilité aux gaz et l'incompatibilité avec les solvants organiques . Nous pouvons citer les polybutadiènes et les polymères d'isobutylène et de chloroprène, la gutta-percha (trans-polyisoprène).

Parmi les avantages des élastomères, il faut signaler une excellente mise en oeuvre, de bonnes propriétés mécaniques, un très faible échauffement interne une très bonne tenue au froid. Mais pour autant, pour avoir un élastomère vraiment élastique, c'est-à-dire qui retrouve intégralement sa forme originale après déformation, il faut empêcher les chaînes de glisser les unes par rapport aux autres. Cette opération appelée réticulation consiste à créer des liaisons chimiques entre chaînes de sorte que l'enchevêtrement de chaînes séparées devienne un réseau tridimensionnel [12].

I 2-4-2 Les polymères naturels

A côté des polymères synthétiques, la nature offre une vaste gamme de polymères aussi bien dans le règne animal que végétal. Outre le caoutchouc naturel, nous avons les polysaccharides qui sont des composés de la classe des holosides et qu'on retrouve chez tous les êtres vivants. Ils peuvent être linéaires (cellulose) au ramifiés (gomme arabique).

De par leur structure macromoléculaire, nous classons aussi comme polymères naturels, les protéines fibreuses de la soie, l'insuline, l'hémoglobine, les kératines (cheveux, poils), la laine. Certains de ces polymères comme l'insuline sont déjà obtenus par synthèse[16].

Nous avons aussi les bio-polymères comme l'ARN, et l'ADN, vecteur de l'information génétique. Mais aussi les polymères inorganiques comme les silicates, les aluminosilicates, le graphite et le diamant.

I3 - Propriétés physiques des polymères

I 3-1 - Structure des polymères

Les polymères ne sont pas des corps purs. Ils sont constitués de macromolécules qui ne sont pas toutes identiques. En conséquence, ils n'ont pas de température de fusion nette. Au-delà d'une certaine température, dépendante du polymère, appelée température de transition vitreuse Tv, les polymères thermoplastiques se transforment en un liquide plus ou moins visqueux.

Cette transformation s'accompagne d'une variation brusque des propriétés physiques telles que la masse volumique, la chaleur massique, la viscosité,...

Les thermoplastiques ont un comportement intermédiaire entre celui d'un solide élastique et celui d'un liquide visqueux. Ce sont des composés viscoélastiques.

L'étude de la diffraction des rayons x montrent que certains polymères comportent des régions cristallines ou les chaînes sont ordonnées. Ces régions s'appellent cristallites. Ils peuvent donc se repartir dans un ordre caractéristique de l' un des réseaux cristallins. Entre ces cristallites, existent des zones amorphes où les chaînes sont disposées au hasard. De tels polymères sont cristallins. Les polymères ne possèdent donc pas une structure cristalline parfaite, mais juste partielle.

On exprime la proportion de phase cristalline par le taux de cristallinité X_c. Suivant la valeur de X_c, la nature du polymère change et les propriétés physiques aussi [8].

Au sein d'une même famille, plus une matière est cristalline, plus le nombre de liaisons

intermoléculaires est élevé et plus la résistance du polymère à la traction est importante [8].

Les propriétés mécaniques des polymères dépendent de la nature chimique des molécules qui le constituent, de leur masse moléculaire, mais aussi des additifs ajoutés lors de la mise en

forme. La polymolécularité est un facteur important. Elle induit à caractériser la masse molaire d'un polymère par des grandeurs moyennes :

On définit aussi l'indice de polymolécularité I autrement appelé indice de polydispersité comme le rapport entre les moyennes en poids et en nombre.

Les polymères de grande importance technologique sont ceux ayant un indice de polydispersité aussi petit que possible car c'est dans ces conditions que l'on combine propriétés maximales à l'état solide et facilité de mise en oeuvre.[2]

I 3-2 Isomérie et configuration

I 3-2-1 Isomérie de position

- Tête-à-queue : on parle d'addition en queue ou addition sur le carbone le moins substitué. Ce qui donne un polymère régulier

- Tête-à-tête ou addition en tête ou addition sur le carbone le plus substitué qui donne un polymère irrégulier

Mais en général, l'addition tête-à-queue est favorisée car c'est celle qui permet d'obtenir

des radicaux stabilisés par résonance. Toutefois, l'effet stérique peut orienter la réaction vers

I 3-2-2 Stéréoisomérie

- de la présence d'un centre chirale caractéristique des configurations absolues (R, S)

- de l'association éventuelle dans le motif de plusieurs centre de stéréo-isomérie des types précédents.

Si la configuration relative des centres chiraux est la même le long de la chaîne, le polymère est dit isotactique.

Si la configuration relative alterne le long de la chaîne, le polymère est dit syndiotactique

Si la distribution des substituants R et R' se fait au hasard dans la chaîne, le polymère est dit atactique. [1]

II - Utilisation des polymères

Les polymères sont de nature très diverses et chacun d'eux est destiné à un usage particulier correspondant à des propriétés spécifiques. Certains polymères ont été vulgarisés dans leur utilisation : C'est le cas du polychlorure de vinyle ( PVC), du polyéthylène ( PE), du polypropylène (PP), du polyméthaméthyle acrylate (PMMA)... D'autres moins importants par la quantité sont des substances de spécialité dont l'industrie fait usage pour résoudre des problèmes particuliers (polychloroprène, poly(butadiène-acrylonitrile)). Ce sont des polymères techniques.

II 1 - Polymère dans le secteur de l'emballage et du conditionnement

S'il y a un domaine où les polymères sont le plus utilisé, c'est bien celui du conditionnement. Autant les matériaux polymères sont utilisés pour l'emballage alimentaire, autant ils sont utilisés dans l'emballage des produits pétroliers, des produits pharmaceutiques, des produits pour le revêtement.

Les polymères les plus utilisés dans ce domaine sont des thermoplastiques. En effet, ces derniers peuvent facilement être détruits par incinération, ou subir un recyclage. On utilise généralement 7 types de résines. Parmi ceux-ci nous avons les polyoléfines (PEHD, PP, PEBD), le PVC...

La propriété principale des polyoléfines est leur coût très bas, dû à la conjugaison de deux facteurs :

- Les procédés de polymérisation ont été optimisés pour abaisser le coût de la transformation, tout en assurant aux produits une qualité de plus en plus élaborée [13].

On les utilise donc dans le conditionnement des produits de consommation directe (lait, beurre, chocolat, yaourt,...) et des produits non corrosifs.

Le polyéthylène haute densité (PEHD) est utilisé pour la fabrication de bidons d'huile ou d'essence, et pour le conditionnement de produits caustiques. En effet ce dernier est résistant aux produits chimiques. Le polyéthylène basse densité (PEBD) est utilisé dans le secteur des emballages (sachets plastiques) de même que le polypropylène (PP). Mais ce derniers du fait de sa dissémination, posent des problèmes environnementaux à tel point que son utilisation subit une réglementation stricte dans certains pays comme l'Afrique du Sud. Le PVC par contre est utilisé dans le conditionnement des dérivés pétroliers, mais aussi dans la confection des blisters pour médicament, de poches de sang et dans les bouteilles d'eau minérale à cause de ses excellentes propriétés d'aspect (transparence), d'innocuité et d'inertie (santé, goût). Parfois on le substitue pour les mêmes usages par le polyéthylène téréphtalate ( PET) ou le PMMA.

Le copolymère poly (butadiène - acrylonitrile) est aussi apprécié à cause de sa résistance aux solvants organiques alors que le polystyrène expansé est utilisé comme emballage antichoc et casier de réfrigérateur [9].

II2 -Polymère dans le secteur mécanique

C'est le secteur où les polymères remplacent les métaux et les céramiques, mais aussi les verres minéraux. Les polyesters sont utilisés dans les carrosseries d'automobile, les coques de bateaux, soit purs, soit en mélange avec des fibres (verre, amiante) qui en renforcent les propriétés mécaniques.

Les copolymères acrylonitryle-butadiène-styrène (ABS) sont utilisés pour la fabrication de pièces moulées chromables, des pièces thermoformables pour carrosseries, des pare-chocs.

Les PMMA sont utilisés pour la fabrication des vitrages d'avions et de véhicules, de boîtiers de clignotants à cause de leur transparence. De même grâce au PVC, on fabrique des bateaux gonflables, des garnitures intérieurs, des tableaux de bord. Les caoutchoucs de synthèse (PB, SBR) sont largement utilisés avec le caoutchouc naturel dans la fabrication des pneumatiques et des chambres à air.

II3 -Polymère dans le bâtiment et l'équipement

C'est un domaine utilisateur des polymères thermoplastiques et thermodurcissables. Le PS permet de confectionner des pièces pour l'électroménager (cuve de réfrigérateur), des plaques isolantes du froid, du chaud et du son pour le bâtiment.

Les résines fluorées thermoplastiques ne portant pas de groupes fonctionnels sont utilisés pour la protection des câbleries, le frettage de tubes métalliques et le revêtement. Ceux-ci présentent une bonne résistance aux UV [13]. Le PP est utilisé pour la fabrication des tuyaux de protection de câbles électriques, de gaines pour câbles et de coque de valises.

Les polymères phénoliques, thermodurcissables, (bakélite, mélamine), présents dans l'électroménager où ils servent à la fabrication des coques de fer à repasser et de réfrigérateur à cause de leur résistance à la chaleur, sont aussi utilisés pour la fabrication des prises de courant et de plusieurs autres matériaux électriques. Ceux-ci présentent en effet d'importantes propriétés isolantes.

Le PVC est sans doute l'élément le plus utilisé dans la tuyauterie, dans les gaines électriques, dans la fabrication des volets roulants, des revêtements muraux et du sol et la mise en oeuvre des profilés pour fenêtres et portes. Par contre le PVC surchloré résistant à la chaleur (90°C- 100°C) trouve des applications spécifiques surtout dans les systèmes d'évacuation de liquides corrosifs, mais aussi dans les systèmes d'arrosage de lutte contre incendie, tandis que les

polyuréthanes (PU) interviennent dans la fabrication des mousses et matelas, dans la fabrication des peintures et des revêtements. On peut aussi utiliser les polymères inorganiques (silicate, aluminosilicate) dans les verres et les ciments.

II4 - Polymères dans l'industrie alimentaire et le textile

L'alimentaire et le textile sont les domaines grands utilisateurs de polymères naturels. Par leur extrême abondance dans la nature, les polysaccharides jouent un rôle de premier choix dans ces domaines, notamment sous forme de cellulose, et d'amidon. C'est en effet à partir de la cellulose que l'on fabrique la soie artificielle. Mais l'industrie textile intègre aussi des produits de synthèse. Les fibres synthétiques polyester (Tergal), les fibres acryliques et vinyliques doivent une large part de l'intérêt qu'on leur porte à la facilité que l'on a de les mélanger avec des fibres naturelles, la laine et le coton en particulier.

Le PP est également employé sous forme de fibres en particulier dans l'industrie des tapis. Le PVC surchloré intervient aussi dans ce domaine pour la fabrication des vêtements chauds et de protection au feu. L'industrie alimentaire est grande utilisatrice de protéines et d'amidon. De même certains polymères d'origine bactérienne, tels que le poly(hydroxybutyrate) sont également utilisés, ainsi que les dérivés polymères d'acide lactique. Ces derniers présentent la caractéristique d'être bioassimilables par l'organisme.

II5 - Polymère dans le secteur médical

II 5-1 Généralités sur les polymères Biodégradables

On désigne par dégradation biologique ou biodégradation, l'ensemble des processus qui résultent de l'attaque d'un matériau par les organismes vivants et doit dont faire intervenir les enzymes. La biodégradation repose sur l'addition à un polymère classique réputé biostable, d'un polymère naturellement biodégradable. Ainsi, le PE est rendu biodégradable par addition d'amidon sous forme de granules gélifiées [7]. Ces polymères sont d'autant plus importants qu'ils permettent de se passer de l'incinération ou du recyclage. Et surtout ceux éliminables par voie biologique ont trouvé leur utilisation en vue d'applications thérapeutiques dans la réalisation des sutures chirurgicales, dans les systèmes de libération progressive et contrôlée des principes pharmacologiquement actifs et pour des systèmes nanoparticulaires.

II 5-2 -Polymère dans le domaine biomédical

Les polymères interviennent en chirurgie, comme adhésif pour la réparation des fractures osseuses ou pour la fixation d'endoprothèses et enfin comme colles chirurgicales. Ces dernières sont toutes des produits qui permettent de réaliser un collage suffisamment fort entre deux tissus vivants. Parmi ces polymères, on peut citer le polycyanoacrylate d'alkyle.

L'une des méthodes de sa préparation est par voie anionique. Cette polymérisation peut être assurée même à basse température par des bases faibles telles l'eau ou l'alcool éthylique. Le mécanisme de sa formation peut être proposé comme suit[10].

Le polycyanoacrylate d'alkyle forme entre les tissus adjacents une barrière impénétrable et permet à la plaie de cicatriser naturellement au fur et à mesure de la biodégradation de l'adhésif. Des études d'histotoxicité réalisées avec les colles ont révélé que les adhésifs constitués par des á-cyanoacrylates d'alkyle à longue chaîne étaient moins toxiques que ceux à base de cyanoacrylates de méthyle alors qu'ils possèdent des propriétés adhésives à peu près identiques.

Un polymère biodégradable pour être utilisé comme colle chirurgicale doit présenter certaines qualités :

- Elle doit s'appliquer facilement et avoir une bonne efficacité en présence d'humidité.

- Le temps de polymérisation doit être suffisamment long pour permettre au chirurgien de terminer son travail.

- De plus, elle doit adhérer parfaitement, être biocompatible et surtout peu ou pas toxique [10].

Dans un autre cadre, les polymères interviennent aussi dans l'optique biomédicale pour la correction, voire la restauration de la vision. Ils interviennent comme matériau extraoculaire, verres organiques pour lunetterie et lentilles de contact, puis en chirurgie intraoculaire comme

implants cristalliniens ou substitue d'humeurs vitrée ou aqueuse. Dans ce dernier cas, ces derniers doivent être biocompatibles. Ou utilise pour ce faire des PMMA, le PC ou même le silicone biodégradables.

II 5- 3 Les polymères dans le domaine pharmaceutique.

Les médicaments usuels se répartissent dans l'organisme sans faire suffisamment de distinction entre les cibles biologiques qu'ils doivent atteindre et les sites tissulaires qu'ils rencontrent au passage ; ils se distribuent donc dans tout l'organisme. Pour remédier à ce problème, la galénique a encouragé le développement des nanoparticules biodégradables. Celles-ci permettent de transporter des médicaments sur des sites précis, par le concept de vectorisation des principes actifs. Au lieu d'être libre, le médicament est encapsulé dans un polymère pour former une nanoparticule.

A cette fin, on a utilisé des matériaux tels que les polycyanoacrylates stables vis-à-vis de la molécule active, mais biodégradables dans les tissus vivants, permettant la libération de cette dernière au niveau du site d`action pharmacologique. On améliore ainsi l'efficacité du médicament tout en réduisant sa toxicité [10].

En effet, en libérant progressivement le médicament par dégradation du polymère au niveau de son site thérapeutique, ces nanoparticules protégent le principe actif avant d'atteindre la cible et le rendent alors plus efficace.

Les polymères interviennent aussi dans d'autres domaines pharmaceutiques. Le glucose est utilisé comme sérum physiologique sous forme de perfusion tandis que l'agar-agar, le glucose, le fructose sont utilisés comme diluants dans la fabrication des comprimés et des sirops [16].

Parfois aussi on utilise de l'amidon gélifié pour enrober les comprimés. Cette opération permet de protéger le comprimé contre les agents atmosphérique et mécanique, de protéger le principe actif contre l'attaque des voies gastriques et de masquer les odeurs et les saveurs désagréables [16].

Les polymères naturels sont aussi utilisés comme excipients dans les produits pharmaceutiques. L'amidon, le PVAC, les gommes végétales, la cellulose, la silicone en émulsion comme agent anti-moussant. Leur rôle principal est de supprimer les caractères organoleptiques défavorables [16].

II6- Polymère dans l'industrie électronique

Outre la fabrication des circuits intégrés, la protection des parties actives des composants ou pour les boîtiers, les polymères dans l'électronique interviennent aujourd'hui dans l'électro-

optique et la conception des composants pyroélectriques. C'est ainsi qu'ils sont utilisés dans les écrans plats, dans les fibres optiques et dans les systèmes d'imagerie infrarouge [5].

II 6-1 Généralités sur les polymères conducteurs électriques

Les polymères conducteurs présentent un squelette riche en doubles liaisons et en noyaux aromatiques. Leur conductivité est rendue possible moyennant l'introduction contrôlée de groupements donneurs en accepteurs d'électrons. C'est le phénomène de dopage qui consiste généralement à donner (par réduction) ou à extraire (par oxydation) du polymère des électrons. Ce mécanisme entraîne la modification de la structure de la molécule et par là des propriétés électroniques. Le polymère devient un cristal liquide.

II 6-2 -Les écrans plats.

Ce sont des dispositifs de visualisation de faible épaisseur, à système LCD, de l'anglais liquid Crystal display, à faible consommation d'énergie électrique par rapport aux tubes cathodiques à diodes électroluminescentes LED (light emitting diode de l'anglais), encombrants et lourds.

Le principe de l'écran LCD consiste à placer des cristaux liquides en sandwich entre deux plaques gravées et orientées à 9Ø°. les molécules au repos vont passer progressivement d'une orientation à l'autre sous l'effet d'un tension de commande [5]. Les écrans plats présentent outre les qualités ci-dessus évoquées, une bonne qualité de l'image par rapport aux écrans catholiques.

II 6-3 Les fibres optiques.

Une fibre optique est un guide d'ondes cylindriques permettant à la lumière de se propager sur une grande distance. Elle est utilisée principalement dans le domaine des télécommunications au détriment des systèmes classique en cuivre du téléphone et du télégraphe aux capacités limitées [6]. Les fibres optiques peuvent être utilisées dans l'automobile (illumination de tableau de bord, contrôle de l'allumage des feux).Toutefois, les fibres optiques ont l'inconvénient de coûter extrêmement chère.

Le schéma de principe d'une fibre optique présente une partie centrale appelée "coeur" entourée d'un matériau appelé "gaine". [Annexe 4]

En général, le "coeur" est formé de l'un des matériaux suivants : le PMMA, le PS et le polycarbonate de bisphénol A qui sont des polymères transparents d'indice plus grande que l'indice de la partie périphérique.

II 6-4 L'imagerie Infra-rouge

C'est un système de visualisation qui utilise notamment les polymères pyroélectriques. L'effet pyroélectrique est une variation de la polarisation du matériau en fonction d'une variation de sa température [6]. On n'utilise que la chaleur accumulée par l'absorption du rayonnement JR. Les systèmes de visualisation infra-rouge sont constitués principale de PMMA, de PS, de PC.

On utilise par exemple les systèmes d'imagerie JR pour l'aide à la conduite par temps de brouillard, pour la recherche des personnes à travers les fumées d'un incendie ou encore pour le contrôle de fabrication (thermographie). Ceux-ci trouvent leurs applications dans le domaine militaire et spatiale pour la vision dans le noir. De plus, certains polymères synthétiques et des polymères organiques naturels comme les polysaccharides et les protéines sont employés dans le traitement des eaux. Ce sont :

Toutes ces substances sont des adjuvants de floculation utilisés afin de transformer les particules en microflocs plus facilement décantables [14].Mais dans le traitement des eaux, il faut tenir compte de la toxicité de certaines de ces substances.

De même, les résines synthétiques et les aluminosilicates sont largement utilisés dans les techniques chromatographiques notamment dans la chromatographie sur gel, où on utilise le gel de dextrane connu sous le nom de sephadex, les gels de polyacrylamide, le gel d'agar-agar et d'agarose. Les résines interviennent aussi dans la chromatographie par échange d'ions où on utilise principalement les résines polystyréniques [15].

Les applications des polymères sont nombreux compte tenu de leur grande diversité. Il n'y a pas un seul domaine où l'on ne trouve les polymères.

Haute densité (réticulés) d'huile ou d'essence boîte de lait.
120°C - 135°C

Polymères phénolique Colles, poignée de casserole et de fers à repassés

III- PROCEDES DE POLYMERISATION ET DE MISE EN FORME

Plusieurs substances interviennent dans une réaction de polymérisation : les amorceurs, les précurseurs, les solvants, les catalyseurs. Ils ont une influence sur les procédés de polymérisation.

III 1 Amorceur de polymérisation

Un amorceur de polymérisation est une substance qui possède au moins une liaison chimique labile, c'est-à-dire qui se rompt facilement, capable de générer soit des radicaux libres par rupture homolytique, soit des espèces ioniques très réactives.

Les moyens physiques d'amorçage de polymérisation cationique sont des radiations ionisantes tels les rayons á, la photolyse,...

Certains monomères ne sont polymérisés que par un seul type d'amorceur. Ainsi l'isobutadiène ne se polymérise qu'en présence d'amorceurs cationiques, tandis que le cyanure de vinylidène (CH2=C (CN)2) demande un amorceur anionique. Par contre un certain nombre de monomère comme le styrène ou le buta-1,3-diène polymérisent avec des amorceurs cationiques ou avec des amorceurs anioniques. Mais il n'existe actuellement aucun procédé industriel de polymérisation de l'éthylène et du propylène utilisant un amorceur ioniques. Ces monomères, de grande importance économique sont très peu réactifs. Ils sont en partie (éthylène) ou en totalité (propylène) polymérisés par des catalyseurs basés sur les métaux de transition [3-4].

III 2 - Polymérisation ionique.

Elle s'effectue par l'intermédiaire d'espèces réactives ioniques (carbocations et carbanions). C'est une réaction d'addition en chaîne qui suit les trois étapes suivantes : l'amorçage, la propagation, la terminaison et / ou le transfert. Les monomères porteurs de substituants hydroxyles qui réagissent avec l'amorceur pour former des produits inactifs ne polymérisent pas par voie ionique [3-4].

III 2-1 - Polymérisation cationique.

Le centre actif est porteur d'une charge positive et est en général associé à un contre ion négatif ou bien constitué d'une liaison fortement polarisée. Les composés tels que le BF3, le Ticl4, HClO4 sont des amorceurs de ces réactions.

Les centres actifs sont des acides de Lewis. Cette polymérisation peut être considérée comme une réaction acide-base, le monomère étant la base de Lewis.

Si nous envisageons la réaction de polymérisation de l'isobutène en présence de trifluorure de bore, le mécanisme est [12] :

En réalité la deuxième étape de cette polymérisation a un mécanisme plus complexe. Les réactions de terminaison ou de transfert sont concurrentielles.

D'une façon générale la polymérisation cationique n'est pas stéréospécifique. Lorsque les substituants du centre actif sont encombrants comme dans le cas de l'?-méthylstyrène, cette réaction donne lieu à une configuration préférentiellement syndiotactique .

Le caractère atactique est obtenu dans le cas de la polymérisation des hétérocycles.

Ces réactions se produisent en général dans des solvants polaires qui influencent la dissociation des paires d'ions, mais aussi dans la réaction de transfert.

III 2-2 - Polymérisation anionique

C'est une méthode de polymérisation à partir d'espèces réactives carbanioniques. Elle est amorcée très souvent par des bases fortes par exemple (les amidures) et les organométalliques. Mais sa caractéristique essentielle est de pouvoir dans certaines conditions se produire sans qu'interviennent les habituelles réactions de transfert et / ou de terminaison. Pour cela, elles doivent être réalisées en absence de molécules susceptibles de désactiver les centres actifs

( molécules protiques, 02 C02...) On obtient alors des polymères vivants qui peuvent réamorcer une autre polymérisation par addition de monomères [12].

Les monomères les plus aisés à polymériser possèdent un carbone de la double liaison porteur de groupements électroattracteur qui diminuent la densité électronique autour de la double liaison, favorisant ainsi son attaque par un carbanion.

la très grande réactivité des carbocations limite considérablement les solvants d'utilisation. Les hydrocarbures aliphatiques ou aromatiques et les éthers sont le plus souvent utilisés comme solvant.

Dans le cas de la polymérisation des composés vinyliques, les réactions d'amorçage impliquent :

- Soit un transfert de doublet électronique et la formation d'une liaison covalente entre l'amorceur et la molécule de monomère. Ces amorceurs sont des bases de Lewis : KOH, NaOH, alcoolates,

- Soit un transfert d'un électron entre l'amorceur et le monomère. Ces amorceurs sont des métaux alcalins (lithiums, sodium, potassium...)

- Soit un anion formé par réaction d'un hydrocarbure aromatique non polymérisable, comme le naphtalène et le biphényle.

Nous illustrons ici une réaction de polyaddition anionique de l'acrylonitrile avec pour amorceur l'amidure de sodium. [11].

H H						H
H2N-C-C -	+ Na⁺	+	n H2C=CH	H2N	CH2-CH	CH2-C - , Na⁺
H CN			CN		CN	n CN

L'étape de terminaison est plus complexe et fait intervenir soit l'amorceur, soit le solvant.

A la fin de la polymérisation, chaque molécule possède une extrémité active et constitue un polymère "vivant".

III 4 -Polymérisation par catalyseur de Ziegler-Natta

Les catalyseurs de Ziegler-Natta sont basés sur des métaux de transition des groupes IV à VIII comme le titane, le vanadium, le chrome. Ils s'obtiennent par réactions de ces métaux de transition avec des hydrures ou des dérivés organiques des métaux des groupes I à III comme l'aluminium. un exemple de ce catalyseur résulte de la réaction entre TiCl4 et Al (C2 H5)2Cl. Ces catalyseurs revêtent une importance car ils permettent la polymérisation stéréospécifique des monoléfines á. Par cette méthode, on a pu obtenir le PEHD. Seulement, ces catalyseurs doivent être détruits avant filtration et récupération du polymère. On ajoute souvent dans le milieu un composé donneur d'électrons (amine, éther, phosphine...) pour augmenter la sélectivité du système catalytique.

Nous présentons ici le mécanisme global de la polymérisation d'un oléfine par procédé Ziegler- Natta. [2].

L'isospécificité de cette polymérisation nécessite donc que le monomère se fixe sur le site catalytique toujours de la même façon.

III 3 - Polymérisation zwitterionique.

Elle est amorcée par les phosphines tertiaires, la pyridine et par des acides entraînant la formation de zwitterions

Une mise au point sur la polymérisation zwitterionique a conduit à proposer le mécanisme suivant illustré à partir d'une amine tertiaire et d'un monomère vinylique (le cyanoacrylate d'alkyle) [10].

			Propagation
+	CN	CN	+	CN		CN
R3N-CH2-C	+ n CH2=C					-
			R3N	CH2-C	CH2-C
	COOR	COOR		COOR	n	COOR

Le solvant utilisé intervient par sa polarité par le fait qu'il peut agir sur les interactions inter et intramoléculaires entre les pôles du zwitterion. Le solvant joue aussi le rôle d'agent de transfert.

III 5 Polymérisation radicalaire

Ici, les centres actifs sont des radicaux libres, générés sous l'action de la température ou du rayonnement par des composés instables tels que les peroxydes organiques ou inorganiques, les

hydroperoxydes organiques, les azoïques aliphatiques, les peresters à l'instar de l'azobisisobutyronitrile ou le peroxyde de benzoyle, l'acide perbenzoïque,...

Le monomère doit contenir des acides de Lewis qui permettent d'éviter la polymérisation anionique, cela en l'absence de toute trace d'humidité.

Si le radical formé lors de l'addition du monomère sur le radical initial est fortement stabilisé par résonance, ce monomère s'additionnera facilement au radical initial.

Le mécanisme de formation du radical dans le cas de l'azobisisobutyronitrile est le suivant : [13].

Le polystyrène par exemple est produit par une réaction de polymérisation radicalaire.

L'azobisisobutyronitrile est employé notamment à cause de sa décomposition aisée vers 50 - 60°C.

Parfois, pour accélérer la décomposition des peroxydes et rendre leur utilisation possible à température plus basse, on utilise la décomposition induite par des réducteurs comme certains

métaux de transition. Parmi les systèmes classiques on trouve la combinaison d'un sel ferreux et de l'eau oxygénée. La plupart des polymères synthétisés par voie radicalaire sont des matériaux amorphes ayant une résistance mécanique, thermique et chimique limitées. Les polymères semi-cristallins sont obtenus lorsque chaque carbone caténaire de l'unité structurale porte des substituants identiques comme dans le PVDC ou dans le PTFE.

III 6 - Polycondensation

Cette méthode de polymérisation fait intervenir les réactions classiques de la chimie organique (estérification, amidification).

Les groupements réactionnels réagissent dans les mêmes conditions que celles dans lesquelles elles réagiraient dans les réactions classiques. Aussi la formation des polyesters résulte de la réaction d'un monomère acide avec un monomère alcool. C'est le cas de la polycondensation de l'éthane -1,2- diol avec l'acide téréphtalique qui aboutit à la formation des fibres synthétiques ou de la formation des peintures et vernis.

La formation des polyamides résulte quant à elle de la réaction entre monomère acide et monomère amine.

Si les précurseurs en présence sont bifonctionnels, la polycondensation aboutit à un enchaînement tête-à-queue.

- Si les deux fonctions sont portées par des monomères différents, on a un polymère alterné. n HOOC - (CH2)4 - COOH + nNH2 - (CH2)6 - NH2

Par contre les polyuréthanes sont obtenus par réaction d'un alcool avec un monomère isocyanate.

- Si les molécules en présence ont une fonctionnalité supérieur à deux, le polycondensat obtenu est tridimensionnel, caractéristique des thermodurcissables.

C' est le cas de la polycondensation entre le formol et le phénol en présence de base [14].

IV- Plasturgie

IV 1 - Techniques de polymérisation

Dans un procédé industriel, la réalisation de polymérisation n'est qu'un élément dans les opérations de fabrication des matériaux polymères. Les techniques de polymérisation utilisées jouent un rôle important tant sur la qualité mais aussi sur les propriétés du polymère.

IV 1-1 - Polymérisation en masse

Elle ne fait intervenir ni solvant, ni diluant, ni dispersant. On ajoute l'amorceur aux monomères, on maintient une température convenable en agitant. C'est une méthode très souvent utilisée dans le cas de la polycondensation. La réaction a lieu en milieu homogène, sous gaz inerte et permet d'obtenir un polymère directement utilisable qui ne contient pas de sous-produits. Mais dans le cas des réactions de polyaddition, le procédé en masse conduit à des polymères de masses moléculaires élevées avec de bonnes propriétés mécaniques

Cependant, cette méthode demande des temps de réaction très élevés et une importante dépense d'énergie pour le chauffage et la mise sous vide des réacteurs. La température rend par contre difficile le contrôle de la réaction et la polymérisation de grandes quantités de monomères[4].

(1) réacteur de prépolymérisation en aluminium ; (2) : tour de polymérisation ; (3) condenseur - réfrigérant ; (4) : stockage

Si le polymère est insoluble dans le monomère, les macromolécules précipitent et la réaction s'effectue en milieu hétérogène (Polymérisation en masse du chlorure de vinyle).

Si le polymère est soluble dans le monomère le milieu reste homogène mais sa viscosité croit avec l'avancement de la réaction. (Polymérisation en masse du styrène).

IV 1-2 Procédé eu suspension

Les procédés en suspension sont essentiellement utilisés dans le cas des polymérisations radicalaires. Le monomère dans lequel l'amorceur est soluble est dispersé dans un liquide, en général l'eau, sous forme de gouttelettes le diluant l'eau permet seulement un bon transfert de la chaleur de réaction. Pour éviter l'agglomération des gouttelettes en cours de polymérisation, on ajoute des agents de suspension hydrosolubles tels que l'alcool polyvinylique, de l'acrylonitrile, du chlorure de vinyle.

(1): réacteur de polymérisation ; (2) :tour de lavage à l'eau ; (3) :centrifugeuse continue ; (4) séchoir rotatif ; (5) : réservoir fermé de stockage.

IV 1-3 Polymérisation en solution

Cette méthode est appliquée pour la fabrication des peintures, colles, vernis. Elle convient notamment lorsque le polymère est insoluble dans le solvant à température ordinaire [4].

En polycondensation, les précurseurs sont répartis dans deux phases non miscibles. La réaction se produit à la surface de séparation des deux phases. La polymérisation est dite interfaciale (cas de la préparation de PA 6,6).

Dans le cas de la polymérisation du type Ziegler- Natta, le catalyseur résultant d'une réaction entre TiCl4 et Al(C2H5)2Cl forme une suspension. Ce catalyseur doit être détruit avant filtration et récupération du polymère. Ce procédé nécessite donc des équipements complexes et onéreux pour la récupération et la purification du solvant.

IV 1-4- Procédé en émulsion

Le monomère est maintenu sous forme d'émulsion micellaire grâce à un agent tension-actif et à une agitation énergique. L'amorceur soluble cette fois dans l'eau, tend à se fixer dans les

micelles de tension-actif. Le monomère faiblement soluble dans l'eau, est dispersé en gouttelettes

IV _1-5 Polymérisation en phase gazeuse ou en « lit fluidisé » C'est une technique très récente. Le monomère gazeux, circule soit avec l'amorceur gazeux, l'oxygène par exemple, dans un réacteur de plusieurs mètres de diamètre et plusieurs dizaines de mètres de haut. Ce procédé n'utilise pas de solvant (pollution réduite) et la réaction se fait sur un "lit fluidisé" qui est produit par un courant gazeux qui maintient les diverses particules (catalyseur, monomère en formation autour de ces grains de catalyseurs...) en suspension., soit à travers une grille supportant l'amorceur solide[11].

D'une manière générale, les polymérisations sont effectuées en masse pour le polyuréthane et le nylon 6-6 ou en solution pour les phénoplastes et les aminoplastes. Les polyadditions radicalaires sont réalisées par l'un des procédés décrits pour l'obtention du PVC et du polystyrène et les plyadditions ioniques sont uniquement en solution [13].

IV2 -Les techniques de mise en oeuvre.

A priori il ne paraît pas evident que les techniques de mise en oeuvre aient une influence sur la qualité de l'objet final. Mais en réalité, un récipient obtenu par extrusion-soufflage sera différent de celui obtenu par injection.

En général la matière se présente sous la forme d'une poudre de granulés ou d'une masse ayant la consistance pâteuse d'un mastic. Le choix de la technique de mise en forme dépend de l'utilisation du produit final. Elle nous permet d'avoir les plastiques. La mise en forme des thermodurcissables quant à elle a lieu avant la fin de la polymérisation. Le choix de la technique de polymérisation dépend de l'utilisation du produit final.

IV 2-1 Moulage par compression

La matière à mouler est introduite dans un moule le plus souvent en acier afin de supporter sans usure appréciable de nombreux cycles, puis comprimée dans des conditions de température et de pression telle qu'elle épouse parfaitement la forme de l'empreinte.

Cette technique est plus utilisée pour les thermodurcissables. Son avantage est de faire appel à un matériel classique inspiré aux techniques de transformation des métaux.

L'objet est stabilisé dans sa forme et extrait à chaud. Le moule est donc maintenu en permanence à la température de cuisson. L'inconvénient de cette méthode est de ne pas se prêter à des cadences de production très élevées. Cette méthode convient à la fabrication d'objets de faibles épaisseurs de formes planes.

IV 2-2 -Moulage par compression-transfert.

Dans ce cas, on se sert d'un moule à empreintes multiples. C'est un procédé consistant à rendre plastique hors du moule, dans un pot de transfert, la quantité de matière à mouler nécessaire pour un seul moulage, puis à la transférer sous pression dans l'empreinte du moule ; la matière est injectée dans une empreinte fermée.

Cette méthode presque analogue à la précédente comporte néanmoins quelques inconvénients. - Présence de matières restées dans le pot de transfert ;

IV 2-3 Moulage par injection.

Dans cette méthode, la matière est fluidisée sous forte pression dans l'empreinte du moule, cette méthode est indiquée pour les thermoplastiques. La matière est rendue fluide à tout moment par simple chauffage dans la limite de sa stabilité thermique. Ce procédé rappelle le moulage par transfert à la différence que dans ce cas, il y a possibilité de travailler à cadence élevée.

IV 2-4 Autres procédés.

C'est un procédé de fabrication des films , des feuilles et des plaques de grande régularité

d'épaisseur. Ici, la matière plastique, préalablement homogénéisée est introduite dans l'espace

C'est un procédé qui consiste à pousser la matière fluidifiée à travers une filière. Les

matières à extruder se distinguent des matières à mouler par une plus grande viscosité à l'état

Destiné à la fabrication d'objets creux, la matière à mouler est introduite dans un moule qui

Dans ce cas, le moule est trempé dans la matière à mouler afin de le recouvrir d'une couche

de polymère. Après solidification l'objet trempé est démoulé. Il permet de fabriquer gants,

IV 2-5 - Les additifs

Pour augmenter les qualités du polymère, faciliter la polymérisation et la mise en forme et lui donner des propriétés spécifiques, des additifs sont ajoutés soit aux monomères de départ, soit au moment de la mise en forme .On peut citer :

Ils augmentent la souplesse en diminuant la température de transition vitreuse. On utilise principalement les phtalates, les huiles parafiniques ou du tricrésylphosphate.

En augmentant le volume libre entre les molécules, la température de transition vitreuse diminue. Pour qu'il y ait une bonne adéquation entre polymère et plastifiant, il faut que leurs paramètres de solubilité soient assez proches. On utilise un minimum de 10% de plastifiant en masse dans la composition, sinon le matériau durcit.

Sous l'effet de la chaleur, le PVC dégage de l'acide chlorhydrique HCl et devient très cassant. On utilise alors des pièges à HCl pour stopper cette réaction. On se sert généralement des métaux lourds (Pb, sels de Cd) ou des huiles époxydées qui sont moins toxiques [4].

Un photon UV a une longueur d'onde comprise entre 0,28 et 0,40 . Ce qui correspond à une

énergie de 71 à 101 Kcal/mol. Cette énergie est suffisante pour casser une liaison d'un carbone tertiaire. Pour éviter de fragiliser le polymère, on utilise le phénylsalicilate dont les liaisons tertiaires sont particulièrement faibles. Ce sont celles-ci et non celles du polymère qui casseront.

Ce sont des éléments organiques ou inorganiques. Il n'y a pas d'interactions entre eux et le polymère. Leur rôle est d'améliorer les propriétés électriques, la résistance à l'eau, tout en réduisant le coût. Parmi les charges, on peut citer la farine de bois, le latex, les débris cellulosiques.

Ils évitent la dégradation du polymère par l'oxygène. On utilise généralement du ditertiobutylparacrésol ; ils réduisent la vitesse de combustion du polymère.

Ces éléments interagissent avec le polymère original ; ils servent à optimiser les propriétés (surtout mécaniques). On obtient comme produit final, un polymère composite.

On ajoute aussi au polymère, des agents réticulants pour faire des polymères 3D, des agents démoulants qui sont des lubrifiants siliconés ou des esters d'acide gras, des fongicides pour tuer les micro-organiques , des agents auto-extinguibles ou retardataires de flamme qui sont des phosphagènes ou de l'hexabromocyclododécane, des agents antistatiques et des pigments.

IV 3 Tests de différenciation de quelques polymères

Il est très difficile de faire la différence entre polymères. S'il est facile de reconnaître du PS expansé, il est quasiment impossible de différencier un seau en PE d'un seau en PP, un matériau en PET d'un matériau en PVC.

Bien que par le test de chauffage on puisse reconnaître un thermoplastique d'un thermodurcissable, une série de tests permet de distinguer certains polymères. Nous utiliserons pour ce faire le test de Belstein, le test de réactif Nessler, auxquels nous ajouterons le test de pH.

Chauffer au rouge un fil de cuivre décapé jusqu'à obtenir une flamme unicolore, prélever une petite qualité de matière plastique par fusion à l'acide de ce fil chauffé, réintroduire le fil de cuivre au sommet de la flamme : si la flamme est verte, il s'agit d'un composé macromoléculaire chloré.

L'échantillon est chauffé dans un tube à essai ou un pot de verre. On place ensuite un papier pH humide à l'extrémité du tube, puis on repère la nature du milieu. Si le pH est acide, le polymère doit avoir dans sa structure soit le chlore, le fluor ou le groupement cyanure, ... Si le polymère est basique le polymère présente peut être de l'azote.

Le réactif de Nessler permet de mettre en évidence la présence de l'azote dans le polymère. Le réactif de Nessler est un mélange du sel double d'iodure de potassium et d'iodure de mercure K2 (Hg I2) et de KOH.

En présence d'un polymère azoté, nous avons la formation d'un précipité rouge brun de formule :

Tous ces tests nous permettent de distinguer le polyméthaméthyle acrylate (PMMA), du polychlorure de vinyle ( PVC), du Nylon, de l' acrylonitrile-butadiène-styrène( ABS), du polyuréthane(PU), du polyéthylène (PE), du polystyrène( PS )de la Bakélite et la mélamine.

Mais seulement, depuis 1988 date de l'adoption par la Société des industries du plastique de la codification à 7 chiffres les fabricants portent sur la matière le code de recyclage. Il s'agit d'un Ruban de Möbius mais réduit à sa plus simple expression pour faciliter sa lisibilité en un triangle formé de 3 flèches en boucle comme l'indique l'exemple ci-dessous :

Le signe au milieu indique la nature de la résine parfois associé aux lettres initiales de son nom. C'est ainsi que :

CONCLUSION

Il ressort de l'étude que nous avons réalisée que les polymères sont des composés d'architecture complexe alliant organique et inorganique. Ils présentent des propriétés particulières du fait de leur méthode de préparation, de leur facilité de mise en oeuvre et de mise en forme, bien que certaines de ces méthodes soient empruntées aux métallurgistes et aux céramistes.

Les résines avec lesquelles ces polymères sont faits ont des propriétés uniques qui visent à répondre à des exigences et des besoins particuliers, à un design d'emballage en fonction du contenu. C'est ainsi qu'en fonction des paramètres ci-dessus évoqués, les résines présenterons une bonne rétention de gaz carbonique dans les bouteilles, une bonne tenue à la corrosion, une facilité de mise en oeuvre, une isolation électrique et thermique, seront biodégradables et/ou biocompatibles.

S'il est vrai que la grande majorité de polymères ne présente aucun danger de toxicité, leur accumulation dans la biosphère constitue néanmoins un problème environnemental certain. La conception de matériaux biodégradables s'avère donc être la voie du salut pour intégrer la protection de l'environnement au développement industriel.

Toutefois cette notion de dégradation doit être prise sous tous les angles car si les polymères biodégradables s'avèrent indispensables, la protection contre la biodégradabilité doit être active dans des applications telles que les câbles haute tension enterrés ou immergés, les peintures et les revêtements.

Les polymères qui ont fait l'objet de notre étude présentent des enjeux industriels certains puisqu'ils sont devenus un facteur important de la grande industrie chimique, des industries para-chimiques ou de transformation, des textiles, du bâtiment, des constructions automobiles. Les possibilités semblent encore incomplètement exploitées.

Après l'âge des pierres et l'âge des métaux, le monde semble se diriger irréfutablement vers l'âge des polymères car il y a toujours un peu de polymères dans notre vie.

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQIES

Cristal liquide nématique Cristal liquide smectique Cristal liquide cholestérique

Les polymères dans l'industrie

SOMMAIRE