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boussole homonymie - Si vous êtes à la recherche des matériaux artificiels formulés à partir de polymères, voir tecnofibre, matières plastiques et caoutchouc.
polymère
chaînes polymères simples semblent Microscope à force atomique.

un polymère (à partir de grec « Ce qui a de nombreuses régions »[1]) Il est macromolécule, ou molécule par le haut poids moléculaire, se compose d'un grand nombre de groupes moléculaires (par exemple, des unités répétitives) Identiques ou différents (en les copolymères), Combiné « chaîne » par la répétition du même type de lien (covalente).

Les termes « unité de répétition » et "monomère« Ne sont pas synonymes: en fait, une unité de répétition est une partie d'une molécule ou macromolécule, tandis qu'un monomère est une molécule constituée d'une seule unité répétitive Dans la suite, quand on parle de. » Moyens » monomères, par conséquent, la réactifs à partir duquel le polymère est formé par la réaction de polymérisation, tandis que le terme « unités répétitives » fait référence aux groupes moléculaires qui, conjointement avec le des groupes terminaux constituer le polymère (qui est le produit de la réaction de polymérisation).[2]

Pour définir un polymère doit savoir:

  • l'unité récurrente nature;
  • la nature des groupes terminaux;
  • la présence de ramification et / ou réticulation;
  • tout défaut de la séquence structurale qui peuvent modifier les caractéristiques mécaniques du polymère.

Bien que, strictement parlant, aussi typique des macromolécules systèmes vivants (protéine, des acides nucléiques, polysaccharides) Sont des polymères, dans le domaine de 'industrie chimique Par le terme « polymères » désigne des macromolécules d'origine couramment synthétique: matières plastiques, pneus synthétique et fibres textiles (Par exemple, nylon), Mais aussi des polymères synthétiques biocompatibles largement utilisés dans l'industrie pharmaceutique, cosmétique et alimentaire, y compris la les polyéthylèneglycols (PEG), le polyacrylates et les polyaminoacides synthétiques.

Les polymères inorganiques les plus importants sont basés sur silicium (silice colloïdale, silicones, polysilanes).[3][4][5]

histoire

icône Loupe mgx2.svg Le même sujet en détail: matières plastiques.

Le terme « polymère » a été inventé par Jöns Jacob Berzelius, avec un sens différent de celui d'aujourd'hui. Ce terme peut indiquer à la fois les polymères naturels (y compris le caoutchouc, la cellulose et ADN) Les deux polymères synthétisés dans le laboratoire (typiquement utilisés pour la production de matières plastiques). L'histoire de polymères a donc bien avant le début des plastiques, bien que la commercialisation des matières plastiques a considérablement augmenté l'intérêt de la communauté scientifique vers la technologie de la science et de polymère.

Les premières études sur les polymères synthétiques sont dues à Henri Braconnot en 1811, qui a obtenu à partir des dérivés de cellulose, des composés.

Il était le chimiste allemand Hermann Staudinger en 1920 à supposer la structure macromoléculaire les matières plastiques.[6] Egalement dans la vingtaine d'années Wallace Carothers il se consacre à l'étude des réactions polymérisation.

Au fil des années, de nombreuses études ont été menées sur le comportement rhéologique des polymères et leur caractérisation, ainsi que sur les méthodes de polymérisation. En particulier, 1963 Karl Ziegler et Giulio Natta ils obtiennent Prix ​​Nobel de chimie en reconnaissance de leurs études sur les polymères[6] (En particulier pour la découverte de soi-disant "catalyseurs Ziegler-Natta« ).

en 1974 le prix Nobel de chimie a été décerné à Paul Flory, qui a concentré ses études sur la cinétique tout croissance de l'étape polymérisations et chaîne polymérisations, sur le transfert de la chaîne, sur les effets de volume exclu et la théorie des solutions Flory-Huggins.

Classification des polymères

Les polymères peuvent être classés de plusieurs façons:

  • Les polymères produits par ces monomères sont tous égaux homo-,[7] tandis que ceux produits à partir de monomères représentés par deux ou plusieurs espèces chimiques différents sont appelés les copolymères.[8]
  • Selon leur structure, ils peuvent être classés en polymères linéaires, ramifiés ou réticulés.[9]
  • En ce qui concerne leurs propriétés du point de vue de la déformation, elles diffèrent thermoplastique, thermodurcissable et élastomères.
  • Il y a des polymères naturels organique (Par exemple, cellulose et caoutchouc), Les polymères artificiels, qui est obtenu à partir de la modification de polymères naturels (tels que l'acétate de cellulose) et des polymères synthétiques, à savoir polymérisés artificiellement (par exemple, PVC et PET).
  • Processus En fonction du type de polymérisation à partir desquels ils sont produits sont divisés en « polymères d'addition » et « polymères de condensation ».
  • En ce qui concerne l'homogénéité de la masse moléculaire des polymères peut être distingués homogène ceux hétérogène ou polydispersé, avec celui-ci, caractérisé par une forte variabilité de la masse moléculaire moyenne.

Classification par le diagramme contrainte-déformation

polymère
diagramme contrainte-déformation pour les polymères
A) des fibres
B) thermoplastique
C) des élastomères.

chaque matière, suite à une effort Il répond par une déformation, qui est associée à un pourcentage d'allongement plus ou moins. Dans le cas des polymères, il est distingué entre:

En principe, les polymères avec plus cristallinité (Fibres) sont plus fragile, tandis que les polymères amorphes (élastomères) sont plus ductile et plastique.

À partir de diagramme contrainte-déformation Vous pouvez localiser les paramètres suivants:

  • Module d'élasticité: augmente lorsque la cristallinité du polymère
  • pourcentage d'allongement à la rupture: diminue à mesure que la cristallinité du polymère
  • Tension de rupture: augmente lorsque la cristallinité du polymère
  • force de rendement: augmente lorsque la cristallinité du polymère.

Classification des polymères pour la structure

La structure des polymères est définie à différents niveaux, tous interdépendants et décisives pour aider à former les propriétés rhéologiques du polymère, à partir de laquelle dépendent des applications et des utilisations industrielles.

Classement sur la base de la structure chimique

à l'exclusion des groupes fonctionnels directement impliqué dans la réaction de polymérisation, d'autres groupes fonctionnels présents dans le monomère conservent leur réactivité chimique, même dans le polymère. Dans le cas des polymères biologiques (le protéine) Les propriétés chimiques des groupes disposés le long de la chaîne polymère (avec leurs affinités, attractions et répulsions) sont de plus essentiel pour modéliser la structure tridimensionnelle de la même structure polymère à partir de laquelle dépend de l'activité biologique de la protéine elle-même.

Classification selon la structure stéréochimique

L'absence ou la présence d'une régularité dans la position des groupes latéraux d'un polymère par rapport à la chaîne principale a un effet remarquable sur les propriétés rhéologiques du polymère et par conséquent sur les applications industrielles possibles. Un polymère dont les groupes sont distribués côté sans ordre précis est moins susceptible de former des régions cristallines par rapport à l'ordonnée stéréochimiquement.

Un polymère dont les groupes côté sont tous sur le même côté de la chaîne principale est dit isotactique, celui dont les assemblages sont alternées régulièrement des deux côtés de la chaîne principale est dit syndiotactique et une dont les groupes latéraux sont positionnés au hasard atactique.

La découverte d'un catalyseur capable de conduire la polymérisation de propylène de façon à donner un polymère isotactique vaut le prix Nobel à Giulio Natta. L'importance industrielle est remarquable, le polypropylène isotactique est une matière plastique rigide, le polypropylène atactique un dépourvu pratiquement de caoutchouc d'applications pratiques.

Deux nouvelles classes de polymères sont des polymères en peigne et dendrimères.

polymère
Modèle d'un polymère syndiotactique

Classification sur la base du poids moléculaire

Les polymères (par opposition aux molécules ayant un poids moléculaire peu élevé ou de protéines) ont des pas de poids moléculaire défini, mais variable par rapport à la longueur de la chaîne du polymère qui les constitue. Beaucoup de polymères sont caractérisés par un paramètre caractéristique de ces substances macromoléculaires ou indice de polydispersité (PI), qui tient compte de la distribution des poids moléculaires attribuables à une synthèse.

Il fait également l'utilisation de degré de polymérisation, qui indique le nombre d'unités répétitives qui constituent le polymère,[10] et il peut être:

  • En bas: en dessous de 100 unités répétitives;
  • Moyenne: entre 100 et 1 000 unités répétitives;
  • Top: plus de 1000 unités de répétition.

Dans le degré de polymérisation dépendent des propriétés physiques et rhéologique du polymère, ainsi que les applications possibles.

Si le degré de polymérisation est très faible, il parle plus correctement oligomère (Du grec "Oligos-", "Peu").

amorphe et polymères semi-cristallins

polymère
Conformation d'un polymère amorphe (à gauche) et semi-cristallin (à droite).

la les polymères amorphes Ils sont généralement des résines ou des caoutchoucs. Ils sont fragiles en dessous d'une certaine température (la "température de transition vitreuse« ) Et fluides visqueux au-dessus d'une autre (le » point d'écoulement « ). Leur structure peut être assimilée à un enchevêtrement désordonné de spaghetti.

la polymères semicristallins Ils sont généralement en matière plastique rigide; les chaînes de polymère, le pliage, sont capables de les disposer régulièrement plus ou moins long tronçons les uns à côté des autres, formant des zones cristallines régulières (appelé "cristallites« ) Qui se développent radialement autour de » sites de nucléation «ceux-ci peuvent être des molécules de substances capables de déclencher la cristallisation ( »agents de nucléation« ) Ou d'autres tronçons de chaînes de polymères du débit massique du polymère.

Une situation intermédiaire entre les polymères amorphes et les polymères semi-cristallins est représenté par les polymères à cristaux liquides (LCP, polymères __gVirt_NP_NN_NNPS<__ cristaux liquides), Dans laquelle les molécules présentent une orientation commune, mais ils sont libres de coulisser de manière indépendante les uns des autres le long de la direction longitudinale, puis en changeant leur structure cristalline.[11]

les polymères réticulés

polymère
Un polymère linéaire (à gauche) et une réticulé (à droite) comparées. Les cercles noirs indiquent les points de réticulation.

Un polymère est dit « réticulé » s'il existe au moins deux chemins différents pour relier deux points quelconques de sa molécule; sinon, il est dit « ramifié » ou « linéaire », en fonction de la chaîne principale sont des chaînes latérales greffées ou moins.

On peut obtenir un polymère réticulé directement pendant l'étape de réaction, en mélangeant le monomère principal également une quantité similaire d'un autre monomère, mais avec des sites réactifs (par exemple, le co-polymère entre styrène et le 1,4-divinylbenzène) ou peut être réticulé à la suite de sa synthèse par réaction avec un autre composé (par exemple, la réaction entre le soufre et le polymère de 2-méthyl-1,3-butadiène, connu sous le nom vulcanisation).

Un polymère réticulé est généralement une matière plastique rigide, qui se décompose par chauffage ou combustion, plutôt que de se ramollir et faire fondre un polymère linéaire ou ramifié.

copolymères

icône Loupe mgx2.svg Le même sujet en détail: copolymère.

Lorsque le polymère est constitué de deux motifs répétitifs de nature différente, il est dit qu'il est un copolymère.

Dans le cas d'avoir deux monomères, il existe 4 modes de chaînage des motifs récurrents A et B qui sont dérivés de ces monomères:[12]

  • au hasard: les unités récurrentes A et B alternent au hasard;
  • alternativement: si les motifs répétitifs se succèdent par paires, la première A, puis B, puis de nouveau à A et ainsi de suite;
  • bloc: si les motifs répétés du même type (A) sont dans des blocs alternant avec des blocs constitués d'un autre motif récurrent (B);
  • greffage: si les motifs répétés du même type (A) forment une seule chaîne, qui sont greffés sur les chaînes latérales constituées par des unités de répétition du second type (B).

Les copolymères statistiques, des copolymères séquences alternées et sont linéaires, tandis que les copolymères greffés sont des polymères ramifiés.

polymère
Types de copolymères:
1) un polymère simple (affiché sur le moyen de comparaison)
2) un copolymère alterné
3) un copolymère statistique
4) un copolymère séquencé
5) copolymère greffé.

Liste polymère

Selon les règlements DIN 7728 et 16780 (ainsi que la ISO 1043/1[13]), Pour chaque matériau plastique, il est associé à un code qui identifie de manière unique.

  • CA - L'acétate de cellulose
  • CAB - butyrate d'acétate de cellulose
  • CN - Le nitrate de cellulose
  • CP - propionate de cellulose
  • EP - epoxydes
  • MF - Mélamine-formaldéhyde
  • PA - polyamides
  • PAI - Poliammidiimmide
  • PAN - polyacrylonitrile
  • PB - Polybutène-1
  • PBT - polybutylène téréphtalate
  • PC - polycarbonate
  • PCTFE - polychlorotrifluoroéthylène
  • PPRM - Polidialliftalato
  • PE - polyéthylène
  • PE-C - polyéthylène chloré
  • PEI - Polyéthérimide
  • PEK - polyétheréthercétone
  • PEEK - polyétheréthercétone
  • PES - polyéthersulfone
  • PET - téréphtalate de polyéthylène
  • PF - phénol
  • PI - polyimide
  • PIB - polyisobutylène
  • PME - Polimetacrilimmide
  • PMMA - polyméthacrylate
  • PMP - poly-4-méthylpentène-1
  • POM - polyoxyméthylène, Polyoxyméthylène, polyacétal
  • PP - polypropylène
  • PPE - polyphényléther
  • PPO - polyphénylène
  • PPS - sulfure de polyphénylène

Caractérisation des polymères

La caractérisation des polymères est réalisée grâce à l'utilisation de nombreuses techniques standard de 'ASTM, SPI et SPE, y compris (à côté de chaque technique de s'indicano les quantités mesurées):[14][15]

  • analyse des groupes bornes: poids moléculaire moyenne en nombre;
  • ebulliometria et cryoscopie osmométrie: poids moléculaire moyen;
  • diffusion de la lumière: Moyenne pondérale du poids moléculaire;
  • viscosimétrie: viscometrico poids moléculaire moyen;
  • Chromatographie d'exclusion: Répartition de la masse molaire;
  • calorimétrie à balayage différentiel (DSC), et analyse thermique différentielle (DTA): chaleur de fusion, chaleur de réaction, chaleur spécifique, température de transition vitreuse, vitesse de cristallisation;
  • thermogravimétrie (TG): vitesse de réaction, pureté;
  • analyse thermomécanique (TMA): coefficient de dilatation thermique, module d'élasticité, température de ramollissement;
  • Analyse mécanique dynamique (DMA): module d'élasticité, la température de transition vitreuse;
  • test solubilité;
  • test propagation et perméabilité;
  • microscope optique: indice de réfraction;
  • spectrophotomètre: réflectance, transmission;
  • des essais d'indice d'oxygène;
  • test de résistance chimique;
  • de test de la résistance aux intempéries;
  • résistance traction;
  • mesure de la déformation permanente.

notes

  1. ^ polymère, en Treccani.it - vocabulaire Treccani en ligne, Institut Encyclopédie italienne, le 15 Mars 2011.
  2. ^ Gedde, p. 1
  3. ^ Les polymères inorganiques
  4. ^ http://chimica-cannizzaro.it/files/le_frontiere_del_silicio.pdf
  5. ^ brisi, pp. 457-458
  6. ^ à b Microsoft Student
  7. ^ (FR) UICPA Livre d'or, « homopolymère »
  8. ^ Callister, p. 451
  9. ^ Callister, pp. 455-457
  10. ^ Gedde, p. 11
  11. ^ Gedde, p. 14
  12. ^ brisi, pp. 433-434
  13. ^ glossaire
  14. ^ Gedde, p. 10
  15. ^ http://chifis.unipv.it/mustarelli/dpp.pdf

bibliographie

Articles connexes

Revues académiques
  • Polymer Bulletin
  • polymère Journal
  • Polymères pour Advanced Technologies

D'autres projets

  • Livre ouvert Nae 02.svg Cet article est inclus dans le livre wikipedia matières plastiques.

liens externes

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