polymere generalités, Lectures de Chimie

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1-Généralités sur les polymères

Julien PINAUD IUT Nîmes - SGM

De la molécule au matériau

Minérales Pétrole  Naphta Charbon, Gaz naturel… 90%

Matières premières

Végétales Bois (cellulose), Coton (cellulose), Hévéa (latex), Canne à sucre, Maïs…

TP chimie organique (CH) Distillation (^) 10%

Monomères

Polymérisation (en chaîne, par étapes)

TD chimie des polymères (CH)

Thermoplastiques Polymères Thermodurcissables

Transformations

Composites

Renforts (Verre, Carbone) Charges

X

Mise en œuvre des polymères (Document)

Transformations Injection, Pultrusion, Pressage, Compression-transfert, Contact et projection, Enroulement filamentaire

Extrusion Extrusion gonflage Calandrage Thermoformage

Injection, Injection soufflage Enduction Rotomoulage

Pièces plastiques Automobile/Transport

Electricité/Electronique

Emballage

Sports et loisirs

Bâtiments et Travaux publics

Santé

4

début de réaction Monomères : M

étape intermédiaire (^) fin de réaction

n M polymère -(M)n- CH 2 CH Cl

n

chlorure de vinyle

CH 2 CH

Cl

n

PVC

Polymérisation:^ réaction entre monomères pour former un produit final appelé polymère

Unité monomère

Propriétés

Mn ou Mw Oligomères (^) 5000 g.mol-1 Polymères

Degré de polymérisation (DPn)

Les propriétés physico-chimiques d’un

polymère vont dépendre de :

• sa structure chimique
• sa masse molaire Mn ou Mw
• sa morphologie

Macrocycle Polymère en étoile

Polymère ramifié

2- Les grands types de polymères

Thermoplastiques Thermodurcissables Elastomères

Polymères fusibles, amorphes

ou semi-cristallins, dont les

chaînes peuvent être séparées

les unes des autres et avec

une Tg ou une Tf > Tamb.

1) Amorphes = Plat de spaghetti

2) Semi-cristallin = Plat de

spaghetti+ parties ordonnées

Polymères infusibles,

amorphes, dont toutes les

chaînes sont liées les unes

aux autres et avec une Tg >

Tamb.

Thermodur = filet de pêche

en 3D avec des mailles rigides

à Tamb

Un élastomère est un

matériau amorphe, souvent

réticulé, et présentant une Tg

faible (souvent inférieure à

−40 °C).

Elastomère = filet de pêche

en 3D avec des mailles

souples à Tamb

7

3.3. Masses molaires moyennes

 Masse molaire moyenne en nombre ( Mn )



  i i

i i i n N

N M M

masse totale de l’échantillon

nombre total de macromolécules dans l’échantillon

(g.mol-1)

M (^) n  DPn  M 0

 Degré de polymérisation moyen en nombre ( DPn )

: nombre moyen d’unités monomères par chaîne polymère

nombre total d’unités monomères

^ nombre de macromolécules



i

i

i i n

N

iN

DP

DPn

 Masse molaire moyenne en poids ( Mw )

 i i i

i i i w N M

N M M

2

(g.mol-1)

Exercice

Va être influencé par les faibles masses molaires

Va être influencé par les fortes masses molaires

3. Notions de polymolécularité et de masse molaire moyenne

8

3.4. Indice de polymolécularité ( Đ )

indique la largeur de la distribution des masses

Ni

Mi (g.mol-1) Mp

Ni

Mi (g.mol-1) Mp

Đ faible Đ^ élevé

Đ traduit l’hétérogénéité de la longueur des chaînes polymères

n

w M

M Ð  Đ = 1 polymère isomoléculaire

Exercice

3. Notions de polymolécularité et de masse molaire moyenne

10

 copolymère : polymère constitué de plusieurs natures de monomères

 polymère constitué de trois types de monomères

exemple : Acrylonitrile-Butadiène-Styrène (ABS)

CH 2 CH CH 2 CH

CN

CH CH 2 CH 2 CH

 polymère constitué de deux types de monomères

exemple : Styrène-AcryloNitrile (SAN)

CH 2 CH CH 2 CH

CN

elastomère thermoplastique triblocs

 Styrène-Butadiène-Styrène (SBS)

CH 2 CH CH 2 CH CH CH 2 CH 2 CH

4. Copolymères

 agents compatibilisants au sein de mélanges d’homopolymères

4.2. Applications des copolymères à blocs

mélange immiscible

mauvaises propriétés mécaniques

mélange compatible

bonnes propriétés mécaniques

double rôles d’un agent compatibilisant

 adhésion des deux phases

compatibilité des deux phases (interactions spécifiques…)

An Bm

copolymère compatibilisant

An-Bm

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PS choc PS choc^ + copolymère blocs

PB

PS

4. Copolymères