POLYMÈRES SYNTHÉTIQUES: PROPRIÉTÉS, TYPES ET EXEMPLES - CHIMIE - 2025

Les polymères synthétiques sont ceux produits par la main humaine en laboratoire ou à l'échelle industrielle. Structurellement, ils consistent en l'union de petites unités, appelées monomères, qui se lient pour former ce que l'on appelle une chaîne ou un réseau polymère.

La partie supérieure inférieure illustre la structure polymère de type "spaghetti". Chaque point noir représente un monomère, lié à un autre par une liaison covalente. La succession de points se traduit par la croissance des chaînes polymères, dont l'identité dépendra de la nature du monomère.

De plus, la grande majorité de ses monomères sont dérivés du pétrole. Ceci est réalisé grâce à une série de procédés qui consistent à réduire la taille des hydrocarbures et d'autres espèces organiques pour obtenir de petites molécules synthétiquement polyvalentes.

Propriétés

Tout comme les structures possibles des polymères sont diverses, leurs propriétés le sont aussi. Ceux-ci vont de pair avec la linéarité, la ramification (absente dans l'image des chaînes), les liaisons et les poids moléculaires des monomères.

Cependant, malgré le fait qu'il existe des modèles structurels qui définissent la propriété d'un polymère - et donc son type - la plupart ont des propriétés et des caractéristiques en commun. Certains d'entre eux sont:

- Ils ont des coûts de production relativement bas, mais des coûts de recyclage élevés.

- En raison du volume important que leurs structures peuvent occuper, ce sont des matériaux peu denses et, de plus, mécaniquement très résistants.

- Ils sont chimiquement inertes, ou suffisants pour résister à l'attaque des substances acides (HF) et basiques (NaOH).

- Manque de bandes de conduction; par conséquent, ce sont de mauvais conducteurs d'électricité.

Les types

Les polymères peuvent être classés en fonction de leurs monomères, de leur mécanisme de polymérisation et de leurs propriétés.

Un homopolymère est un homopolymère composé d'unités monomères d'un seul type:

100A => AAAAAAA…

Alors qu'un copolymère est un copolymère composé de deux unités monomères différentes ou plus:

20A + 20B + 20C => ABCABCABC…

Les équations chimiques ci-dessus correspondent à des polymères synthétisés par addition. Dans ceux-ci, la chaîne ou le réseau polymère se développe à mesure que de plus en plus de monomères s'y fixent.

En revanche, pour les polymères par condensation, la liaison du monomère s'accompagne de la libération d'une petite molécule qui "condense":

A + A => AA + p

AA + A => AAA + p…

Dans de nombreuses polymérisations, p = H ₂ O, comme cela se produit avec les polyphénols synthétisés avec du formaldéhyde (HC ₂ = O).

Selon leurs propriétés, les polymères synthétiques peuvent être classés comme:

Thermoplastiques

Ce sont des polymères linéaires ou légèrement ramifiés, dont les interactions intermoléculaires peuvent être surmontées par l'effet de la température. Cela se traduit par leur ramollissement et leur moulage, et les rend plus faciles à recycler.

Thermostable

Contrairement aux thermoplastiques, les polymères thermodurcis ont de nombreuses branches dans leurs structures polymères. Cela leur permet de résister à des températures élevées sans se déformer ni fondre, en raison de leurs fortes interactions intermoléculaires.

Élastomères

Ce sont ces polymères capables de résister à une pression extérieure sans se rompre, se déformer mais retrouver ensuite sa forme d'origine.

En effet, leurs chaînes polymères sont connectées, mais les interactions intermoléculaires entre elles sont suffisamment faibles pour céder sous pression.

Lorsque cela se produit, le matériau déformé a tendance à disposer ses chaînes selon un arrangement cristallin, "ralentissant" le mouvement provoqué par la pression. Ensuite, lorsque celui-ci disparaît, le polymère retrouve sa disposition amorphe d'origine.

Les fibres

Ce sont des polymères à faible élasticité et extensibilité grâce à la symétrie de leurs chaînes polymères et à la grande affinité entre eux. Cette affinité leur permet d'interagir fortement, formant un arrangement cristallin linéaire résistant au travail mécanique.

Ce type de polymère est utilisé dans la fabrication de tissus tels que le coton, la soie, la laine, le nylon, etc.

Exemples

Nylon

Le nylon est un parfait exemple de polymère de type fibreux, qui trouve de nombreuses utilisations dans l'industrie textile. Sa chaîne polymère est constituée d'un polyamide de structure suivante:

Cette chaîne correspond à la structure du nylon 6,6. Si vous comptez les atomes de carbone (gris) en commençant et en terminant par ceux attachés à la sphère rouge, il y en a six.

De même, il y a six carbones qui séparent les sphères bleues. Par contre, les sphères bleue et rouge correspondent au groupe amide (C = ONH).

Ce groupe est capable d'interagir par liaisons hydrogène avec d'autres chaînes, qui peuvent également adopter une disposition cristalline grâce à leurs régularités et symétries.

En d'autres termes, le nylon possède toutes les propriétés nécessaires pour être qualifié de fibre.

Polycarbonate

C'est un polymère plastique transparent (principalement thermoplastique) avec lequel sont fabriqués les fenêtres, les lentilles, les plafonds, les murs, etc. L'image ci-dessus montre une serre faite de polycarbonates.

À quoi ressemble sa structure polymère et d'où vient le nom de polycarbonate? Dans ce cas, il ne se réfère pas strictement à l'anion CO ₃ ^2-, mais à ce groupe participant aux liaisons covalentes au sein d'une chaîne moléculaire:

Ainsi, R peut être tout type de molécule (saturée, insaturée, aromatique, etc.), conduisant à une large famille de polymères polycarbonates.

Polystyrène

C'est l'un des polymères les plus courants dans la vie quotidienne. Les gobelets en plastique, les jouets, les articles d'ordinateur et de télévision et la tête de mannequin de l'image ci-dessus (ainsi que d'autres objets) sont en polystyrène.

Sa structure polymérique consiste en l'union de n styrènes, formant une chaîne à haute composante aromatique (les anneaux hexagonaux):

Le polystyrène peut être utilisé pour synthétiser d'autres copolymères, tels que le SBS (poly (styrène-butadiène-styrène)), qui est utilisé dans les applications qui nécessitent un caoutchouc résistant.

Polytétrafluoroéthylène

Aussi connu sous le nom de Téflon, c'est un polymère présent dans de nombreux ustensiles de cuisine à action antiadhésive (casseroles noires). Cela permet aux aliments d'être frits sans avoir besoin d'ajouter du beurre ou d'autres matières grasses.

Sa structure est constituée d'une chaîne polymère "recouverte" d'atomes F des deux côtés. Ces F interagissent très faiblement avec d'autres particules, comme les particules grasses, les empêchant de coller à la surface de la casserole.

Références

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