Polymérisation

Monomères

Ce sont de simples molécules du même composé chimique qui subissent une polymérisation. Ces molécules doivent répondre à certains critères :

1. Ils doivent contenir plusieurs liaisons, généralement des doubles liaisons, qui peuvent être rompues et, par conséquent, libérer deux électrons permettant la formation de nouvelles liaisons.
2. Ils doivent contenir deux groupes fonctionnels réactifs dans leur structure.

Un mer est la plus petite partie répétitive de la chaîne polymère. L’équation générale de la réaction de polymérisation a la notation suivante : _{MONOMERE POLYMERE MER}

Types de polymérisation

La réaction qui permet la formation de polymères peut être classée selon son mécanisme. Ainsi, sur la base du mécanisme, on peut distinguer :

• polymérisation en chaîne,
• polyaddition,
• polymérisation par condensation.

Polymérisation en chaîne

Le plus souvent, il s’agit d’une réaction radicalaire qui ne se produit que pour les monomères contenant de multiples liaisons capables de générer des radicaux lors de la cassure. Ces radicaux ont la capacité de se combiner en longues chaînes. La réaction consiste en une fixation répétée de monomères sur le même site actif. Cette réaction doit toujours être initiée par des produits chimiques ayant la capacité de produire un quantum de lumière à la suite d’une décroissance thermique ou de réactions redox de radicaux à haute énergie avec une courte durée de vie et une mauvaise stabilisation de la résonance. Une grande partie des polymères (>70 %de polymères vinyliques) produits à l’échelle industrielle est obtenue par ce procédé. Ses avantages sont les suivants : haute efficacité, technologie simple, haute résistance à la pollution, possibilité d’utiliser un solvant couramment disponible – l’eau, ainsi que la possibilité de prédire facilement la cinétique du processus. La réaction de polymérisation en chaîne se décompose en plusieurs étapes : initiation, propagation – allongement de chaîne, transfert de chaîne et terminaison. Outre la polymérisation radicalaire, le mécanisme en chaîne peut également être anionique ou cationique. Dans le cas de la polymérisation anionique, par exemple dans les monomères vinyliques, l’ effet inductif des substituants est utilisé . Un groupe capable d’attirer les électrons est capable d’induire une charge positive présente sur les atomes adjacents en raison de la liaison plus forte de la paire d’électrons du double lier. Dans le cas de la polymérisation cationique, il est nécessaire d’utiliser des monomères comportant un groupement donneur, par exemple des éthers vinyliques.

Polyaddition

Aussi connu sous le nom de polymérisation progressive, le procédé est basé sur le réarrangement des atomes entre les monomères avec formation de sous-produits, tout comme dans le cas de la polymérisation en chaîne. Cependant, il est de nature progressive.

Polymérisation par condensation

C’est un type de réaction se produisant uniquement pour les monomères ayant au moins deux groupes fonctionnels capables de réagir avec la libération d’un sous-produit , le plus souvent sous forme d’eau. Il existe deux types possibles d’une telle condensation. Hétéropolycondensation – si le monomère contient deux groupes fonctionnels différents qui réagissent entre eux, ou homopolycondensation – si le monomère est composé de deux groupes fonctionnels identiques. Ils ne peuvent réagir qu’avec un comonomère, c’est-à-dire le deuxième monomère présent dans la réaction, contenant d’autres groupes fonctionnels.

Classification des polymères basée sur les propriétés physiques et chimiques

1. Élastomères – polymères caoutchouteux hautement flexibles avec la capacité de s’étirer plusieurs fois et de revenir à leurs dimensions d’origine, par exemple le polybutadiène réticulé.
2. Duromères – d’excellents matériaux de construction. Leurs principales propriétés sont : la dureté, le manque de souplesse et une très grande résistance mécanique. Les polymères à fusion lourde de ce groupe sont appelés duroplastes. Ils comprennent par exemple les résines bakélite et époxy.
3. Les plastomères , également appelés thermoplastes, sont légèrement moins rigides que les duromères. Après fusion, il est possible de les transformer, mais des traitements thermiques répétés nuisent à leurs propriétés mécaniques et fonctionnelles. Ce groupe de polymères comprend le polyéthylène , le polypropylène , le polyméthacrylate de méthyle, etc.

Classification des polymères basée sur l’origine

1. Les polymères naturels sont des polycomposés présents dans la nature. Ils peuvent être utilisés directement ou après modification. Les plus couramment utilisés sont : a) le caoutchouc naturel – polyisoprène, qui, lorsqu’il est soumis à un processus de vulcanisation au soufre, permet la production de caoutchouc (environ 3 %de soufre) utilisé dans divers joints, pneus, jouets, tissus souples et produits ménagers. articles, et l’ébonite (environ 25-30 %de soufre) utilisée dans les boîtiers de batterie, les dispositifs chimiques et les matériaux isolants. b) polysaccharides – tels que le ribose, le glucose, le fructose, l’amidon et la cellulose. Ce sont des matériaux facilement utilisables constitués de monosaccharides liés par une liaison glycosidique. La cellulose est utilisée dans la production de papier , d’adhésifs ou de rayonne, et l’amidon est utilisé dans pratiquement toutes les industries, y compris les textiles, les produits pharmaceutiques et les cosmétiques. c) protéines – leurs monomères sont connus sous le nom d’acides α-aminés, tels que la glycine, la cystéine et la phénylalanine. Ils sont les constituants fondamentaux de tous les organismes vivants et ont diverses fonctions biologiques. Les résidus d’acides aminés sont liés par des liaisons peptidiques . Ils sont principalement utilisés dans l’industrie alimentaire et en médecine.

2. Les polymères artificiels sont des composés artificiels obtenus par synthèse chimique. La polymérisation peut se produire par des mécanismes de réaction en chaîne, de polyaddition et de polycondensation. Les exemples incluent : a) les polymères à chaîne , tels que : le polyéthylène utilisé dans la production de films, d’emballages ou de jouets, le polypropylène utilisé dans les matériaux d’isolation, les conduites d’eau et les pièces de carrosserie, ainsi que le chlorure de polyvinyle utilisé dans la production de revêtements de sol, matériaux d’isolation, portes et fenêtres. b) les caoutchoucs synthétiques , y compris le polybutadiène utilisé dans les joints, les peintures au latex et les adhésifs, et le polychloroprène utilisé dans les radeaux de sauvetage, les combinaisons de plongée et les bandes utilisées à des fins de physiothérapie. c) les polymères de polyaddition , par exemple les polyuréthanes utilisés dans les industries du meuble, de l’automobile et de la chaussure, ainsi que les résines époxy trouvées dans les stratifiés, les adhésifs et divers types de composites utilisés dans l’aviation, l’industrie automobile et la construction navale. d) les polymères de condensation , par exemple les polyesters le plus souvent utilisés comme PET, c’est-à-dire le poly(téréphtalate d’éthyle) pour la production de vaisselle, de bouteilles, d’emballages et de fibres, les polyamides, principalement le nylon, largement utilisés comme composant de bas, collants, cordes, brosses à dents et Le kevlar, les polycarbonates étant des thermoplastes transparents à très bonnes propriétés mécaniques, souvent utilisés pour les couches qui rendent le verre incassable, les casques et les CD/DVD, les phénoplastes utilisés principalement comme bakélite, les aminoplastes et les silicones.

Lire aussi sur la polymérisation en émulsion .