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-
dépendantes. Nous nous limiterons aux
propriétés physiques.
4
Mémoire présenté et soutenu par Jacques
Nkongo Dim
Les polymères dans l'industrie
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
|
5
Mémoire présenté et soutenu par Jacques
Nkongo Dim
Les polymères dans l'industrie
Quelques polymères thermodurcissables [12]
|
Types de
polymères
|
Monomères
|
Motifs
|
Groupes de
polymères
|
|
Formophénolique
PF
|
|
OH
|
H
+ C = 0
H
|
|
|
|
OH
|
|
|
|
Phénoplastes
|
|
|
CH2
|
n
|
|
Urée formol UF
|
NH2 H
C = O + C = O
NH2 H
|
|
|
- N
C =
- N
CH2
|
O
|
|
|
Aminoplastes
|
|
CH2
|
|
n
|
|
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
|
|
OH R
O - Si - O - Si
OH R'
|
n
|
Silicone
|
|
Polyimides
PI
|
R-C-OOR'
6 H
|
|
CO CO
N R N - R'
CO CO
|
n
|
Polyimide
|
Mémoire présenté et soutenu par
Jacques Nkongo Dim
Les polymères dans l'industrie
Mémoire présenté et soutenu par Jacques
Nkongo Dim
Les polymères dans l'industrie
| 
