Bien que de nombreux fabricants connaissent le terme polymère, il est facile de perdre la trace des bases des termes familiers.
Qu'est-ce donc qu'un polymère ? Comment savoir ce qu'on peut appeler un polymère ?
Dans cet article, nous expliquerons ce qu'est un polymère, ses caractéristiques, ses classifications et des exemples.
Qu'est-ce qu'un polymère ?
Le mot polymère vient d'un terme grec qui signifie « plusieurs parties ». Un polymère est un terme utilisé pour les grands composés chimiques composés de plusieurs sous-unités. Ces sous-unités sont également appelées monomères et sont liées les unes aux autres dans de longues chaînes récurrentes. Parfois aussi, les polymères peuvent être constitués d'un seul type de monomère ou différents types.
Comme vous le savez déjà, les polymères ne se limitent pas aux matériaux utilisés dans la fabrication. Les polymères, selon leur définition, peuvent être trouvés n'importe où et partout. Une mèche de cheveux, une boule de fibre de nylon et du polypropylène sont tous des exemples de polymères.
Caractéristiques des polymères
Certaines caractéristiques des polymères sont :
- Ils sont généralement élastiques, ils peuvent donc s'étirer
- Les polymères peuvent s'étirer au-delà d'eux-mêmes en présence d'une charge. Cependant, ils peuvent revenir à leur taille normale si la charge est supprimée, et ils n'atteignent pas leur taille élastique
- Les polymères ont des résistances différentes. Certains peuvent être si faibles qu'ils ont la résistance d'un liquide, tandis que d'autres ont une résistance proche d'un métal solide
- Polymères synthétiques sont, dans une certaine mesure, résistants à la dégradation
- Les polymères naturels sont pour la plupart fragiles et se décomposent facilement
- Certains polymères sont solubles dans les solvants organiques tels que le chloroforme, l'acétone, les alcools, etc.
- La plupart des polymères sont hydrophobes. C'est-à-dire qu'ils ne se mélangent pas à l'eau.
- Les polymères vont du très amorphe au très cristallin
- Les polymères sont les meilleurs isolants car ils ne conduisent pas l'électricité
Classification des polymères
Différents types de polymères sont disponibles. Pour les répertorier, les polymères sont classés en fonction de leurs différentes qualités. Ces classifications sont expliquées ci-dessous.
1. Classification selon la source
Selon cette classification, il existe deux principaux types de polymères : les polymères naturels et les polymères synthétiques. Il existe également un troisième groupe connu sous le nom de polymères semi-synthétiques.
Polymères naturels
Comme leur nom l'indique, ces groupes de polymères sont d'origine naturelle. On les trouve dans les plantes ou les animaux. Le caoutchouc (obtenu à partir de plantes), l'amidon et la cellulose en sont des exemples courants.
Parmi tous les polymères naturels, la cellulose est le type le plus courant. On la trouve dans les parois cellulaires des plantes. Cette cellulose est souvent utilisée pour produire du papier et des matériaux pour vêtements.
Polymères synthétiques/fabriqués par l'homme
Ils sont fabriqués de toutes pièces en laboratoire et constituent les plastiques les plus courants au monde.
Les polymères synthétiques présentent également des caractéristiques variées. Si certains sont flexibles et faciles à travailler, d'autres sont rigides.
Les exemples incluent le nylon, le polyéthylène, le PVC et le polystyrène.
Polymère semi-synthétique
Ce type de polymère existe encore à l'état naturel. Cependant, ils ont subi plusieurs types de modifications chimiques pour amplifier leurs propriétés dans certains domaines. Des exemples courants de ce type de polymère sont le nitrate de cellulose et l'acétate de cellulose.
2. Classification basée sur leur réaction à la chaleur
Sur la base de cette caractéristique, les polymères sont de deux types : les thermoplastiques et les thermodurcissables.
Thermodurcissables
Lorsque vous placez des polymères thermodurcissables sous la chaleur, ils se solidifient pour prendre une forme (si vous utilisez un moule). Autrement dit, les polymères thermodurcissables ne fondent pas et ne se transforment pas en liquide avant de se solidifier à nouveau. Cela se produit parce que le processus de solidification des polymères thermodurcissables implique la formation d'un type spécial de liaison qui maintient les sous-unités en place.
Les polymères thermodurcissables ne sont pas faciles à remodeler ou à utiliser immédiatement après leur durcissement. Cependant, ils sont relativement plus résistants à la chaleur, aux produits chimiques et à la corrosion. Ils présentent également une stabilité mécanique améliorée.
Des exemples de polymères thermodurcissables sont les silicones, les composés phénoliques, les époxydes, etc.
Thermoplastiques
Les thermoplastiques sont un type de polymères solides à température ambiante. Cependant, lorsqu'ils sont soumis à la chaleur, ils fondent et deviennent mous. Les thermoplastiques ont un processus de durcissement réversible. Ils peuvent également être recyclés facilement.
Les polymères thermoplastiques sont flexibles et peuvent être facilement remodelés. Ils sont également assez résistants aux produits chimiques. Cependant, les thermoplastiques fondent à des températures plus élevées et plus basses en raison des liaisons plus faibles entre les molécules. Le chlorure de polyvinyle est un excellent exemple de thermodurcissable.
3. Classification des polymères en fonction de la structure de la chaîne monomère
En fonction de la structure des chaînes des sous-unités, les polymères peuvent être :
Polymères linéaires
Ici, les liaisons des polymères sont longues et droites (pensez aux chaînes normales que vous connaissez). Le chlorure de polyvinyle (PVC) est un exemple de polymères linéaires. Comme ils sont linéaires, ils sont utilisés pour fabriquer des produits droits comme des tuyaux, des câbles électriques, etc.
Polymères à chaîne ramifiée
Parfois, ces chaînes polymères droites peuvent donner naissance à des ramifications à différents endroits. Le type de polymère obtenu est désormais appelé polymère à chaîne ramifiée. Le polyéthylène en est un excellent exemple.
Polymères réticulés
Ces polymères sont constitués de monomères interconnectés et multifonctionnels. Les liaisons dans les polymères réticulés sont des liaisons covalentes, ce qui leur confère une meilleure résistance par rapport aux autres polymères de cette classe. La bakélite et la mélamine en sont de bons exemples.
4. Classification basée sur le type de polymérisation
En fonction du type de polymérisation qu'ils subissent pour devenir des polymères, les polymères peuvent être :
Polymérisation par addition
Dans ce type de formation de polymère, plusieurs petites sous-unités monomères se rassemblent pour former un polymère plus grand. Avec chaque nouveau monomère introduit, la longueur de la chaîne « augmente ».
Des exemples de polymères formés par polymérisation supplémentaire comprennent la polymérisation de l'éthane en présence de peroxydes pour produire du polyéthylène, du Téflon, du chlorure de polyvinyle, etc.
Polymérisation par condensation
Au cours de ce processus de polymérisation, les molécules de liaison plus petites comme H2O, CO et NH3 sont éliminées. Le résultat est une forme condensée de polymère.
Les composés chimiques organiques avec des groupes fonctionnels comme les diamines et les acides dicarboxyliques sont plus susceptibles de former des polymères via ce processus.
Des exemples de polymères formés avec cette méthode de polymérisation comprennent le nylon -6, 6, le polyester, etc.
Copolymérisation
Lors de la copolymérisation, différents types de monomères se lient pour former le polymère. Le BUNA-S et d'autres caoutchoucs synthétiques sont formés grâce à ce procédé.
5. Classification basée sur les unités monomères
Selon le type de sous-unités monomères présentes, un polymère peut être :
Homomère
Ici, il n'y a qu'un seul type de sous-unité monomère dans tout le polymère. Le polyéthylène est un exemple d'homomère.
Hétéropolymère ou copolymère
Les hétéropolymères ont plus d'un type de sous-unités monomères. Par exemple, le nylon -6, 6
6. Classification basée sur les forces moléculaires
Ce sont soit des élastomères, soit des fibres
Élastomères
Les élastomères sont des polymères solides flexibles et élastiques. Ils ont des liaisons faibles, d'où la flexibilité accrue des polymères. Par exemple, le caoutchouc naturel, caoutchouc de silicone, etc.
Fibres
Ce sont des polymères résistants à la traction élevée. La force de liaison entre eux est plus forte. Par exemple, le nylon -6, 6.
7. Classification basée sur la biodégradabilité
Il existe deux classes de polymères biodégradables :
Bioplastiques
Ce type de polymère est fabriqué à partir de matières premières renouvelables. Les composés chimiques des bioplastiques sont fabriqués par des microbes tels que des bactéries ou des plantes génétiquement modifiées. Ils sont donc faciles à recycler.
Biodégradable grâce au traitement industriel
Ces types de polymères sont des produits pétrochimiques contenant des additifs biodégradables. Les polymères sont conçus avec des additifs qui améliorent leur biodégradabilité, de sorte qu'ils sont décomposés lors du traitement industriel.
Exemples courants de polymères utilisés dans les processus de fabrication
Certains des types de polymères les plus courants utilisés dans les processus de fabrication comprennent :
Bas nylon
Les nylons sont des polymères solides et résistants aux produits chimiques. Ils sont constitués de fibres et leur surface est glissante.
Il existe différents types de polymères de nylon disponibles pour différents types de procédures de fabrication. Ces différents types de feuilles de nylon Les nylons ont des méthodes de fabrication et des poids moléculaires différents, mais ce sont tous des polymères. Les nylons sont souvent utilisés comme cordes, vêtements, sangles et, dans une moindre mesure, comme matériaux d'isolation.
Caoutchoucs en latex
Ce sont des polymères obtenus à partir de la sève de certaines plantes. Ils durcissent lorsqu'ils sont exposés à l'air. Une fois améliorés, ils peuvent être utilisés à diverses fins, notamment comme matériaux d'isolation, etc.
Amidons
Les amidons sont des polymères qui ont une faible résistance à la traction et sont instables à la chaleur. Après amélioration, purification et ajout d'additifs, ils sont utilisés pour fabriquer du PLA et du PLA+.
Cellulose
La cellulose est un polymère naturel très répandu, doté d'une structure solide et rigide. On l'utilise pour fabriquer des matériaux pour vêtements et des cordes, ou dans d'autres domaines où la résistance est nécessaire.
Polyéthylènes
Il s'agit de polymères ramifiés constitués uniquement d'une seule sous-unité, le gaz éthylène. Les polyéthylènes sont de différentes qualités et de différents poids moléculaires. Ils peuvent aller de matériaux à faible densité à des matériaux à poids moléculaire ultra élevé. Ils sont utilisés pour fabriquer des récipients alimentaires et des tuyaux dans certaines machines.
Polyesters
Les polyesters sont des matériaux amorphes similaires aux nylons. Ils font partie des polymères synthétiques les plus utilisés et sont utilisés pour fabriquer des vêtements, des cordes et des fibres.
Silicone
Le silicone est principalement fabriqué à partir de polymères thermodurcissables en deux parties qui subissent une réaction catalytique lorsqu'ils sont mélangés.
Résines époxy
Ce sont des polymères formés par copolymérisation. Ils sont utilisés pour fabriquer des décorations, des pièces de machines ou d'autres situations où une grande résistance est nécessaire.
Polystyrène
Polystyrène est également apprécié mondialement pour ses propriétés uniques. Il peut être expansé par moussage avec un gaz réfrigérant pour créer un matériau isolant fragile mais résistant aux chocs.
Polypropylène
Le polypropylène est un type de polymère thermodurcissable avec un seul propylène monomère. Il est utilisé dans les endroits où la résistance et la flexibilité sont nécessaires. Ils sont disponibles sous forme feuilles de polypropylène et peut être utilisé pour fabriquer des emballages alimentaires, des cordes, des décors en fibres, etc.
D'autres exemples de polymères comprennent :
Polyéthylène téréphtalate (PET)
Acrylonitrile butadiène styrène (ABS)
Polycarbonate (PC)
Polysulfone
Conclusion
Il est important de savoir ce qu'est un polymère, surtout si vous travaillez dans la fabrication, car leur étude est essentielle pour votre profit et votre réputation. Les différentes qualités de ces polymères influenceront grandement la qualité des produits de vos clients, il est donc essentiel de connaître les polymères.
