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Les polymères : qu'est-ce donc ?

Dossier - Vulgarisation : les polymères synthétiques
DossierClassé sous :physique , polymérisation , polycondensation

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Les polymères nous entourent et leur place va croissante dans notre vie quotidienne. Les polymères ?! Qu'est-ce donc ?? Comment sont-ils obtenus ? Pourquoi tel composé chimique polymérise et l'autre pas ? Selon quelle voie ? Mais où les trouvent-on ? le but de ce dossier est de tenter de répondre à ces questions.

  
DossiersVulgarisation : les polymères synthétiques
 

Dans le langage courant, il est habituel d'utiliser le terme « plastiques » pour désigner les polymères. En réalité, il faudrait parler de thermoplastiques. Suivant leurs propriétés physiques, les polymères peuvent être classés en trois grands groupes : les thermoplastiques, les thermodurcissables et les élastomères. Les thermodurcissables, une fois mis en forme (réaction chimique, température) ne peuvent être remodelés sous l'effet de la température.

Les thermoplastiques se ramollissent sous l'effet de la température et leur mise en forme est réversible. Les élastomères peuvent être étirés et reprendre leur taille initiale à l'arrêt de la traction. Le polypropylène (PP), le polyéthylène (PE), le polychlorure de vinyle (PVC), et le polystyrène (PS) font partie des thermoplastiques les plus utilisés.

Le but premier de ce dossier n'est pas de présenter tous les polymères de la synthèse au recyclage en passant par les utilisations. Il faudrait sûrement un livre pour cela. Seuls certains polymères d'usage très courant seront présentés. Il existe des polymères dits « techniques » mais ceux-ci ne seront pas abordés ici. Les polymères « techniques » sont des polymères à forte valeur ajoutée et d'utilisation très restreinte.

Le cellophane est issu de la cellulose et non de la pétrochimie.

Les polymères sont principalement constitués de macromoléculesLes macromolécules sont de longues chaînes d'atomes assemblés par des liaisons covalentes. La formation de ces longues chaînes est appelée polymérisation. A titre d'exemple, une chaîne de PE peut contenir en moyenne 50000 atomes. Les macromolécules sont reliées entre elles par des liaisons secondaires d'énergie plus faibles. L'énergie des liaisons secondaires est comprise entre 4 et 40 kJ/mol. Pour comparaison, l'énergie d'une liaison covalente C-C est de l'ordre de 345-355 kJ/mol. Ces liaisons secondaires assurent la cohésion du matériau et lui confèrent ses propriétés. Ainsi, un polymère solide ayant des liaisons secondaires de grande énergie et des chaînes rigides pourra être un verre organique amorphe ou un polymère semi cristallin. Lorsque ces liaisons secondaires sont faibles, si les chaînes sont très flexibles, le matériau obtenu est un élastomère dont les propriétés mécaniques d'utilisation sont apportées par la vulcanisation (introduction d'un faible taux de ponts covalents entre les chaînes).

Les macromolécules peuvent être définies comme la répétition d'une unité constitutive (UCR). L'UCR est le plus petit motif représentatif contenant un nombre entier de groupements. Dans le cas des homopolymères linéaires, cet UCR correspond au monomère. Par exemple, dans le polypropylène (PP), -(CH2-C(CH3)H-)n, l' UCR est -CH2-C(CH3)H- correspondant au monomère propylène H2C=C(CH3)H.