Chap. 5.1 : Polymères

Question 1

De quoi sont composés les polymères ?

Answer 1

De macromolécules, qui sont elles-mêmes constituées de monomères

Question 2

Qu’est-ce que les monomères et de quoi sont-ils constitués ?

Answer 2

Ce sont des molécules organiques, dont le constituant de base est le carbone (ou silicium pour les silicones)
Liaisons de type covalentes (donc orientées), et entre les chaînes : VdW ou H.

Question 3

Qu’est-ce que la polymérisation ?

Answer 3

Ouverture des liaisons des monomères pour constituer les macromolécules.

Question 4

Quels sont les deux processus différents utilisés par la polymérisation ?

Answer 4

• addition
• condensation

Question 5

Polyaddition ?

Answer 5

Les liaisons internes des monomères changent et les monomères se lient ensemble.
Pas de formation de sous-produit

Question 6

Polycondensation ?

Answer 6

Les liaisons internes des monomères changent et les monomères se lient ensemble, ET il y a formation d’un sous-produit

Question 7

Le degré de polymérisation ?

Answer 7

nb moyen de monomères présents dans les macromolécules

Question 8

De quoi dépendent les propriétés physiques et mécaniques d’un polymère ?

Answer 8

• sa masse moléculaire moyenne (n’est pas uniforme)
• son degré moyen de polymérisation

Question 9

Caractéristiques générales des polymères ?

Answer 9

(Réfléchir avec le type de liaison)

masse volumique faible
coeff de dilatation élevé
module de Young faible
σy faible
Rm faible

Question 10

Quelles sont les grandes familles de polymères ?

Answer 10

• Thermoplastiques
• Thermodurcissables
• Elastomères
• Naturels

Question 11

Comment sont généralement obtenus les thermoplastiques ?

Answer 11

par addition
–> constitués de macromolécules linéaires qui peuvent se ramifier et sont liées par des liaisons simples

Question 12

De quoi dépend le comportement global d’un thermoplastique ?

Answer 12

De la mobilité des chaînes les unes par rapport aux autres.
Or : augmentation de la T ⇒ augmentation de la mobilité, les liaisons sont inactives si on dépasse la température de transition vitreuse

Question 13

Si on dépasse Tg, on passe de quel comportement à quel comportement ? pour un thermoplastique

Answer 13

Avant : comportement rigide vitreux
Après : comportement visco-plastique où la déformation plastique peut être très importante.

Question 14

Polymère semi-cristallin ?

Answer 14

Un thermoplastique peut partiellement cristalliser.
Si on dépasse Tg et Tf, les parties cristallisées passent à l’état liquide

Question 15

Exemples de thermoplastiques ?

Answer 15

Semi-cristallins, amorphes

Question 16

Pourquoi les thermoplastiques sont recyclables ?

Answer 16

On les met en forme à T>Tg puis ils se vitrifient quand T<Tg.
On peut répéter ce processus à l’infini

Question 17

Comment sont généralement obtenus les thermodurcissables ?

Answer 17

Par polycondensation.

Question 18

Comment est constitué un thermodurcissable (point de vue cristallo)

Answer 18

Le réseau cristallin est tridimensionnel, les macromolécules sont reliées par des liaisons covalentes. On parle de polymère réticulé.
Ce sont des matériaux amorphes.

Question 19

Comportement mécanique global d’un thermodurcissable ?

Answer 19

Comportement fragile : ses chaînes ne glissent pas ou peu les unes sur les autres (très localement). Même si T augmente, ne devient pas visqueux, conserve une certaine rigidité, jusqu’à ce qu’il s’oxyde ou brûle.
Non infusible ⇒ non recyclable

Question 20

Caractéristique des élastomères ?

Answer 20

• haute masse moléculaire, les chaînes sont peu réticulées = le déplacement des chaînes n’est pas limité –> on peut obtenir de grandes déformations élastiques

Question 21

Ce qui diffère entre les thermo durcissable/plastiques et les élastomères ?

Answer 21

Elastomère n’a pas un comportement plastique si T>Tg : on reste en élastique

Question 22

Les polymères naturels ?

Answer 22

macromolécules avec pour composé de base des fibres naturelles type bois, cellulose, protéines de type (gélatine, laine, soie)

Question 23

Quel type d’agencement cristallin pour les polymères ?

Answer 23

Plus ou moins régulier : va d’amorphe à partiellement cristallisé

Question 24

Polymères amorphes ?

Answer 24

Polymères dont les chaînes glissent facilement entre elles quand T>Tg, mais au cours du refroidissement, l’agitation thermique diminue –> déplacements limités,
Sous Tg, le polymère devient un solide amorphe dont la rigidité dépend de la force des liaisons

Question 25

Polymères cristallisés ?

Answer 25

Réorganisation de l’agencement des chaînes quand la température décroît : on passe d’un ordre à courte distance à un ordre à longue distance.

–> augmentation du volume

Question 26

conditions favorisant la cristallisation des polymères ?

Answer 26

• symétrie des chaînes par rapport à leur axe (=molécules assez simples)
• vitesse de refroidissement lente
• régularité de la structure des chaînes
• absence de ramification importante
• absence de réticulation
• présence de liaisons faibles entre les chaînes

Question 27

Taux de cristallinité maxi d’un polymère ?

Answer 27

80-90%.
Est d’autant plus important que la vitesse de refroidissement est faible, pour que les chaînes aient le temps de se ranger

Question 28

A quoi est due la rigidité des polymères ?

Answer 28

à la force des liaisons covalentes qui structurent les macro et aux liaisons faibles entre les macro

Question 29

A quoi est sensible la rigidité des polymères ?

Answer 29

• Aux variations de température, surtout par rapport à Tg
• A l’agencement du solide : amorphe ou cristallisé : + est cristallisé, + est rigide

Question 30

Qu’est-ce qu’un comportement visco-élastique ?

Answer 30

Le module d’élasticité dépend de la mise en charge : si on maintient la déformation, la contrainte diminue, le matériau se relaxe.

Question 31

Résistance mécanique maximale dépend de quoi ?

Answer 31

Tg :
- T < Tg : comportement vitreux donc fragile avec rapide propagation d’une fissure
- T > Tg : comportement viscoélastique

Question 32

Mise en forme des thermodurcissables ?

Answer 32

Par injection dans un moule chauffé avec les monomères + un catalyseur

Question 33

Mise en forme des thermoplastiques ?

Answer 33

initialement : sous forme de poudre ou de masse fondue.
On ajoute des adjuvants, additifs, colorants, agents de moulage.

Question 34

Comment mettre en lumière la cristallisation d’un polymère ?

Answer 34

Par diffraction des rayons X : met en évidence le caractère répétitif du cristal