polymères

Nous expliquons ce que sont les polymères, comment ils sont classés et la structure qu’ils présentent. Aussi, quelles sont ses caractéristiques et ses applications.

Les polymères peuvent être d’origine naturelle ou synthétique.

Que sont les polymères ?

Les polymères sont appelés un ensemble de macromolécules généralement organiques , qui résultent de l’union de molécules plus simples appelées monomères par des liaisons chimiques covalentes . De longues structures moléculaires reliées entre elles par différentes forces ( liaisons hydrogène , forces de Van der Waals ou interactions hydrophobes) se forment.

Les polymères peuvent être d’origine naturelle ou synthétique , mais ils sont toujours le résultat d’un processus appelé polymérisation, dans lequel des phénomènes tels que la température , le temps de réaction ou la nature des monomères déterminent la longueur de la chaîne polymère résultante.

Ces structures complexes sont vitales pour l’évolution d’ êtres vivants complexes (la molécule d’ADN est un polymère), ainsi que de substances industrielles organiques très polyvalentes telles que le plastique et d’autres dérivés du pétrole .

Voir aussi : Ventes

Caractéristiques du polymère

Les polymères peuvent posséder une viscoélasticité, une élasticité, un fluage et une rupture.

Caractéristiques chimiques

Les polymères ont généralement la réactivité des molécules qui composent les monomères qui se trouvent aux extrémités des chaînes. Les polymères synthétiques sont peu réactifs , bien que la présence d’ acides et de solvants organiques ait tendance à les corroder rapidement.

Caractéristiques physiques

  • Ils ont tendance à être de mauvais conducteurs d’ électricité , ils sont donc souvent utilisés comme isolants . Il est également fréquent qu’ils présentent un électrochromisme (changement de couleur dû à l’électricité) et dans certains cas une phosphorescence ou une fluorescence.
  • Les polymères sont généralement cristallins dans les cas de structures plus ordonnées, bien que leur présentation puisse être très variée. À basse température, ils peuvent acquérir plus de dureté et de propriétés vitreuses, tandis qu’à haute température, ils sont plus élastiques jusqu’à ce qu’ils atteignent leur température de fusion (Tf) à laquelle leurs cellules fondent.Bien plus élevée est la température de décomposition, à laquelle les liaisons entre les monomères sont rompues. .
  • D’une manière générale, les aspects les plus intéressants des polymères sont leurs propriétés mécaniques : viscoélasticité, élasticité, fluidité plastique et rupture , ce qui en fait des matériaux adaptés à de nombreuses activités industrielles.

Origine des polymères

Depuis l’Antiquité, l’homme utilise des polymères, la laine par exemple.

Le mot polymères vient de l’union de deux mots grecs : polys (« plusieurs ») et meros (« parties, segments ») , et ils ont été nommés ainsi pour la première fois en 1866 par Marcellin Berthelot.

De nombreux matériaux utilisés par l’humanité depuis l’Antiquité sont des polymères, tels que le bois , la laine ou la soie, et des formes plus résistantes et utiles pourraient être obtenues à partir de leur modification .

Le premier polymère entièrement synthétique a été obtenu en 1907, lorsque le Néerlandais Leo Hendrik Baekeland a développé la bakélite à partir de phénol et de formaldéhyde.

L’étude formelle des polymères a cependant commencé en 1922 , lorsque l’Allemand Hermann Staudinger a déterminé (1926) qu’il s’agissait de longues chaînes moléculaires et a commencé le processus de leur nomenclature et de leur compréhension, jetant les bases de la science macromoléculaire . Ce dernier prendra définitivement son essor après la Seconde Guerre mondiale et dès la seconde moitié du XXe siècle une véritable révolution des polymères synthétiques arrivera.

Nomenclature des polymères

Au-delà des normes IUPAC établies pour nommer les substances chimiques, les polymères sont généralement nommés en prenant le nom du monomère de base pour leur conformation, précédé du préfixe poly (« many »). Par exemple : polystyrène, polyéthylène, etc.

Une autre façon courante consiste à ajouter le mot «caoutchouc», «gomme» ou «acrylique» avant le nom des copolymères. Par exemple : caoutchouc styrène-butadiène, résine phénol-formaldéhyde.

Enfin, il existe certains polymères avec leur propre nom , généralement dérivés des marques qui les ont commercialisés, comme le nylon (polyamide), le téflon (polytétrafluoroéthylène) ou le néoprène (polychloroprène).

types de polymères

Les protéines sont des polymères d’origine naturelle.

Selon leur origine, les polymères peuvent être :

  • polymères naturels . Ils sont d’origine naturelle, issus de la nature. Par exemple : acides nucléiques ou protéines .
  • Polymères semi-synthétiques . Ils sont issus de la transformation de polymères naturels. Par exemple : la nitrocellulose.
  • polymères synthétiques . Ils sont obtenus industriellement par manipulation de monomères organiques. Par exemple : nylon ou chlorure de polyvinyle (PVC).

Selon leur structure chimique, les polymères peuvent être :

  • Polymères organiques . Ce sont ceux dont la chaîne principale de molécules est composée principalement de carbone (C).
  • Polymères organiques vinyliques . Ils n’ont que des atomes de carbone dans leur chaîne principale, bien qu’ils puissent également contenir des halogènes et des styrènes dans leur structure.
  • Polymères organiques non vinyliques . Ils présentent dans leur chaîne principale de l’oxygène (O) et de l’azote (N) en plus des atomes de carbone.
  • Polymères inorganiques . Ils peuvent être à base de soufre (S) ou de silicium (Si).

Selon leur structure, les polymères peuvent être :

  • Homopolymères . Ils sont composés du même type de molécule qui se répète.
  • copolymères . Ils sont composés de deux ou plusieurs types de molécules qui se répètent successivement dans la chaîne.

Selon la structure de leurs chaînes, les polymères peuvent être :

  • Polymères à chaîne linéaire . Ils sont constitués de longues chaînes de monomères en ligne droite.
  • Polymères radiaux . Ils sont constitués de structures circulaires.
  • Polymères ramifiés . Ils sont constitués de chaînes divergentes de polymères, comme les branches d’un arbre.

Polymérisation

Le processus de construction des polymères est la polymérisation et consiste en l’union par des liaisons covalentes des différents monomères qui le composent. Ce processus peut être de deux types :

  • Par condensation . Il en résulte des copolymères et des homopolymères, par la perte d’une petite molécule (d’eau par exemple) à chaque jonction monomère. Elle est également connue sous le nom de polymérisation étagée.
  • Par addition . Il se produit dans un processus en trois phases: initiation, propagation et terminaison, au cours de laquelle un clivage homolytique se produit et les monomères se rejoignent. Aucune molécule de faible masse moléculaire n’est libérée.

Défauts polymères

Plusieurs défauts du polymère ne peuvent être observés qu’avec un microscope LUMOS.

Les polymères industriels présentent souvent des défauts liés à la répartition non homogène de leurs monomères ou à la contamination de la chaîne par des éléments étrangers à la substance. Habituellement, ces défauts ne sont pas visibles à l’œil nu et nécessitent un examen au microscope LUMOS .

applications polymères

De nombreux polymères servent de matière première pour fabriquer toutes sortes de plastiques.

Les polymères sont extrêmement polyvalents. Leur résistance à la conduction électrique les a rendus idéaux pour les revêtements et l’isolation . Certains, à point de fusion très élevé, sont également utilisés pour isoler thermiquement les ustensiles de cuisine. Dans d’autres cas, ce sont des matériaux de construction appropriés pour les revêtements et l’imperméabilisation, ou comme matériau de structure.

De nombreux polymères dérivés du pétrole sont la matière première pour fabriquer des plastiques de toutes sortes et fonctions, à partir de contenants, d’outils, de pièces, de jouets, etc.

exemples de polymères

Les polymères sont extrêmement abondants dans le monde. Certains connus sont :

  • Cellulose . C’est le biopolymère dont sont faits le bois et le papier .
  • ADN . L’acide désoxyribonucléique présent dans le noyau de nos cellules est un bon exemple de polymère naturel.
  • Le CPV . Le chlorure de polyvinyle est obtenu en polymérisant du chlorure de vinyle et est l’un des dérivés plastiques les plus polyvalents qui existent.
  • amidon . C’est une substance blanche, inodore et insipide, composée de deux types de sucres . Il est utilisé par les plantes comme matériau de réserve énergétique.
  • Nylon . Connu sous le nom de nylon ou nylon, c’est un polyamide utilisé dans la fabrication des bas traditionnels pour femmes ainsi que pour les cordes, les parachutes et des milliers d’autres fournitures textiles.
  • Bakélite . C’est la première substance plastique synthétique. Il est utilisé dans la production industrielle de boyaux pour appareils électriques, d’ustensiles de cuisine et d’embouts pour les outres traditionnelles.

S’ensuit avec : Composés organiques