Chap. 5.1 : Polymères Flashcards
De quoi sont composés les polymères ?
De macromolécules, qui sont elles-mêmes constituées de monomères
Qu’est-ce que les monomères et de quoi sont-ils constitués ?
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.
Qu’est-ce que la polymérisation ?
Ouverture des liaisons des monomères pour constituer les macromolécules.
Quels sont les deux processus différents utilisés par la polymérisation ?
- addition
- condensation
Polyaddition ?
Les liaisons internes des monomères changent et les monomères se lient ensemble.
Pas de formation de sous-produit
Polycondensation ?
Les liaisons internes des monomères changent et les monomères se lient ensemble, ET il y a formation d’un sous-produit
Le degré de polymérisation ?
nb moyen de monomères présents dans les macromolécules
De quoi dépendent les propriétés physiques et mécaniques d’un polymère ?
- sa masse moléculaire moyenne (n’est pas uniforme)
- son degré moyen de polymérisation
Caractéristiques générales des polymères ?
(Réfléchir avec le type de liaison)
masse volumique faible
coeff de dilatation élevé
module de Young faible
σy faible
Rm faible
Quelles sont les grandes familles de polymères ?
- Thermoplastiques
- Thermodurcissables
- Elastomères
- Naturels
Comment sont généralement obtenus les thermoplastiques ?
par addition
–> constitués de macromolécules linéaires qui peuvent se ramifier et sont liées par des liaisons simples
De quoi dépend le comportement global d’un thermoplastique ?
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
Si on dépasse Tg, on passe de quel comportement à quel comportement ? pour un thermoplastique
Avant : comportement rigide vitreux
Après : comportement visco-plastique où la déformation plastique peut être très importante.
Polymère semi-cristallin ?
Un thermoplastique peut partiellement cristalliser.
Si on dépasse Tg et Tf, les parties cristallisées passent à l’état liquide
Exemples de thermoplastiques ?
Semi-cristallins, amorphes
Pourquoi les thermoplastiques sont recyclables ?
On les met en forme à T>Tg puis ils se vitrifient quand T<Tg.
On peut répéter ce processus à l’infini
Comment sont généralement obtenus les thermodurcissables ?
Par polycondensation.
Comment est constitué un thermodurcissable (point de vue cristallo)
Le réseau cristallin est tridimensionnel, les macromolécules sont reliées par des liaisons covalentes. On parle de polymère réticulé.
Ce sont des matériaux amorphes.
Comportement mécanique global d’un thermodurcissable ?
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
Caractéristique des élastomères ?
- haute masse moléculaire, les chaînes sont peu réticulées = le déplacement des chaînes n’est pas limité –> on peut obtenir de grandes déformations élastiques
Ce qui diffère entre les thermo durcissable/plastiques et les élastomères ?
Elastomère n’a pas un comportement plastique si T>Tg : on reste en élastique
Les polymères naturels ?
macromolécules avec pour composé de base des fibres naturelles type bois, cellulose, protéines de type (gélatine, laine, soie)
Quel type d’agencement cristallin pour les polymères ?
Plus ou moins régulier : va d’amorphe à partiellement cristallisé
Polymères amorphes ?
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
Polymères cristallisés ?
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
conditions favorisant la cristallisation des polymères ?
- 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
Taux de cristallinité maxi d’un polymère ?
80-90%.
Est d’autant plus important que la vitesse de refroidissement est faible, pour que les chaînes aient le temps de se ranger
A quoi est due la rigidité des polymères ?
à la force des liaisons covalentes qui structurent les macro et aux liaisons faibles entre les macro
A quoi est sensible la rigidité des polymères ?
- Aux variations de température, surtout par rapport à Tg
- A l’agencement du solide : amorphe ou cristallisé : + est cristallisé, + est rigide
Qu’est-ce qu’un comportement visco-élastique ?
Le module d’élasticité dépend de la mise en charge : si on maintient la déformation, la contrainte diminue, le matériau se relaxe.
Résistance mécanique maximale dépend de quoi ?
Tg :
- T < Tg : comportement vitreux donc fragile avec rapide propagation d’une fissure
- T > Tg : comportement viscoélastique
Mise en forme des thermodurcissables ?
Par injection dans un moule chauffé avec les monomères + un catalyseur
Mise en forme des thermoplastiques ?
initialement : sous forme de poudre ou de masse fondue.
On ajoute des adjuvants, additifs, colorants, agents de moulage.
Comment mettre en lumière la cristallisation d’un polymère ?
Par diffraction des rayons X : met en évidence le caractère répétitif du cristal
