Propriétés et applications des polymères
Où sont utilisés les plastiques ?

Que sont les polymères ?

Les polymères sont un type spécifique de substances chimiques caractérisées par leur poids moléculaire élevé . De plus, ils ont une structure spécifique : ils sont constitués d’unités répétitives appelées mers . Le poids moléculaire élevé signifie que le détachement ou la fixation d’un seul mer ne modifie pas de manière significative les propriétés chimiques et physiques du composé. Il s’agit d’une différence importante par rapport aux oligomères (substances constituées d’un petit nombre de mers) – dans leur cas, un tel changement peut entraîner par exemple un point de fusion différent. Les polymères sont principalement associés aux plastiques . Mais en réalité, ce groupe de composés est beaucoup plus large. Outre les polymères synthétiques , qui sont les éléments constitutifs des plastiques, il existe également des polymères naturels , courants dans la nature. Ils constituent l’un des composants de base des organismes vivants.

Propriétés chimiques des polymères

Chaque polymère peut avoir ses propres propriétés individuelles. Il est cependant possible de distinguer plusieurs propriétés chimiques des polymères qui sont communes à tous. Ceux-ci sont les suivants :

• Résistance aux produits chimiques. Par exemple, les plastiques utilisés pour les emballages ne réagissent pas avec les produits chimiques qu’ils contiennent.
• Isolation électrique et thermique. Les polymères sont de bons isolants. C’est à partir de ceux-ci que sont fabriqués les matériaux utilisés pour les couches de protection des câbles ou des prises électriques. Leurs propriétés liées à la résistance thermique permettent à ces matériaux d’être utilisés dans les ménages, par exemple dans les poignées de casseroles.
• Haute résistance tout en étant léger . Certains plastiques sont même capables de flotter.
• Facile à traiter . Les polymères peuvent être traités de différentes manières : ils peuvent être transformés en couches minces (par exemple des fibres textiles) et en structures de base solides. Ils peuvent être facilement façonnés selon une forme spécifique.

Comment sont produits les polymères ?

La production de polymères peut être réalisée selon l’une des deux méthodes suivantes : polymérisation et polycondensation. Dans le premier processus, une réaction en chaîne a lieu dans laquelle les monomères se lient les uns aux autres. Cela ne s’accompagne pas de la formation de sous-produits. Pour que la polymérisation ait lieu, il est nécessaire d’utiliser un initiateur – une substance qui initie la réaction dans laquelle elle est consommée. Les monomères de liaison peuvent être à l’origine en phase solide, liquide ou gazeuse. Les plastiques issus de la polymérisation comprennent :

• Polyéthylène LDPE et HDPE ,
• chlorure de polyvinyle (PCV) ,
• polypropylène (PP) ,
• polystyrène (PS).

La polycondensation produit une macromolécule, c’est-à-dire un polymère, plus, comme sous-produit, une autre substance, comme l’eau, l’ammoniac ou le chlorure d’hydrogène . Avec cette réaction, la chaîne polymère se développe par étapes. Parmi les plastiques les plus populaires produits par polycondensation figurent :

• les polyamides,
• résines phénol-aldéhyde,
• résines époxydes,
• certains polyesters .

Dans les étapes ultérieures de la production des plastiques, divers types d’additifs, tels que des stabilisants ou des modificateurs, sont souvent nécessaires. Avec eux, il est possible de produire des matériaux aux propriétés spécifiques. Une large gamme d’additifs pour plastiques est disponible dans la gamme du groupe PCC, disponible sur le portail produits .

Quels types de polymères existe-t-il ?

Tous les polymères peuvent être divisés selon plusieurs critères, par exemple selon leur origine, leur structure, leur forme et la disposition de leurs molécules. Selon leur origine, les polymères peuvent être :

• synthétiques , c’est-à-dire qu’ils sont entièrement produits par synthèse chimique à partir de monomères ;
• naturels , c’est-à-dire qu’ils sont produits par des organismes vivants ; il s’agit par exemple de la cellulose , des protéines ou des acides nucléiques ;
• naturels mais modifiés par des réactions chimiques, par exemple l’acétate de cellulose ou l’amidon modifié sont des polymères modifiés .

Différents types de polymères peuvent également être distingués en fonction de leur structure en chaîne. Il existe entre autres des polymères linéaires, ramifiés, en échelle ou réticulés. De plus, les molécules de polymère peuvent avoir des formes inhabituelles, semblables à des maillons de chaîne ou à un arbre. Une autre classification est basée sur le nombre de mers différents dans une chaîne. Si la chaîne est formée d’un seul type de mers, c’est un homopolymère . S’il y en a deux ou plus, ces composés sont appelés copolymères . La plupart des polymères sont des composés organiques. Il existe cependant un groupe assez important de polymères inorganiques , c’est-à-dire des polymères qui ne contiennent pas de composés carbonés. Il s’agit notamment des polysulfures, des polysiloxanes ou des polyphosphazènes. Sur la base d’autres caractéristiques de la structure, les types de polymères suivants peuvent être distingués :

• les polyoléfines , constituées uniquement de carbone et d’hydrogène et contenant de longues chaînes carbonées ; ce groupe comprend le polyéthylène, le polystyrène, le polypropylène, entre autres ;
• les polymères vinyliques , qui contiennent également de longues chaînes carbonées mais sont formés en rompant les liaisons entre atomes de carbone ; un exemple de ce groupe est le chlorure de polyvinyle ;
• polyéthers : polymères contenant des liaisons éther ;
• polyamides : polymères à liaisons amides (−NH−C(O)−) ;
• polyuréthanes : polymères contenant des liaisons uréthane (−NH−C(O)−O−) ;
• polyesters : polymères à liaisons ester (−C(O)−O−) ;
• polycarbonates : polymères à liaisons carbonates (−O−C(O)−O−).

Une caractéristique importante affectant les applications des polymères est leur disposition moléculaire. Certaines substances peuvent être amorphes, sans structure ni ordre. Ils sont généralement transparents et peuvent donc être utilisés, par exemple, dans la fabrication d’emballages ou de lentilles de contact. Dans d’autres types de polymères, les atomes sont disposés selon des motifs formant des structures cristallines. Ces matériaux sont opaques. La cristallinité de certains polymères peut être contrôlée dans une certaine mesure, ce qui modifie leurs propriétés, par exemple en augmentant leur résistance mécanique, leur rigidité et leur résistance chimique.

Polymères – exemples d’applications des plastiques dans l’industrie et la construction

Les polymères les plus courants (polyester, polyamide ou polyéthylène) ont déjà été cités ci-dessus. Il est maintenant temps d’organiser les informations et de montrer à quoi servent les différents types de polymères. Aujourd’hui, il n’existe pratiquement aucun domaine dans lequel les polymères ne sont pas utilisés. Ils sont utilisés en médecine, en électronique, en cosmétique et ils sont probablement également présents dans votre foyer. Toutefois, les domaines dans lesquels ils sont le plus fréquemment utilisés sont l’industrie et la construction. Voici des exemples sélectionnés d’applications de polymères dans ces industries :

• phénoplastiques – plastiques à base de résines formées lors de la polymérisation du phénol et du formaldéhyde, utilisés dans la fabrication de manches d’outils, de garnitures de frein et d’embrayage, comme additif aux vernis, adhésifs, liants ;
• résines époxy – plastiques thermodurcissables utilisés, par exemple dans la production de stratifiés, d’adhésifs métalliques, de vernis anticorrosion et isolants ;
• polyéthylène – un composant de divers matériaux d’emballage : films, briques de lait, sacs jetables ;
• polypropylène – un composant populaire du câblage, des équipements médicaux, des tissus techniques, des revêtements de sol, des tuyaux et des jouets ;
• chlorure de polyvinyle – utilisé, entre autres, dans la production de panneaux de sol, de tuyaux et de tuyaux, et comme ingrédient d’adhésifs et de vernis ;
• polyamide – utilisé dans la production de fibres de nylon, ainsi que d’engrenages, de tuyaux sous pression et d’autres pièces de machines, de films d’emballage, de revêtements de sol ;
• polycarbonate – en raison de sa haute résistance, il convient à la production de vitrages transparents : dans les bâtiments étroitement surveillés, les avions, les casques spatiaux ou les voitures de Formule 1 ;
• polyuréthane – utilisé pour créer des mousses utilisées dans les industries du meuble, de l’automobile et du textile, ainsi que dans l’industrie de la construction pour l’étanchéité.

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