Chapitre 8 : Polymères et Macromolécules
8.1. Polymères Naturels et Synthétiques
Polymères Naturels
- Définition : Les polymères naturels sont des macromolécules biologiques formées par des êtres vivants.
- Exemples :
- Protéines : Polymères d'acides aminés liés par des liaisons peptidiques. Exemples : collagène, kératine.
- Acides nucléiques : Polymères de nucléotides. Exemples : ADN, ARN.
- Polysaccharides : Polymères de monosaccharides. Exemples : cellulose, amidon, glycogène.
- Caoutchouc naturel : Polymère d'isoprène.
Polymères Synthétiques
- Définition : Les polymères synthétiques sont des macromolécules produites par des procédés industriels.
- Exemples :
- Polyéthylène (PE) : Utilisé dans les sacs en plastique, les bouteilles.
- Polypropylène (PP) : Utilisé dans les emballages, les textiles, les pièces automobiles.
- Polystyrène (PS) : Utilisé dans les emballages, les récipients alimentaires.
- Polyéthylène téréphtalate (PET) : Utilisé dans les bouteilles de boissons, les fibres textiles.
- Polychlorure de vinyle (PVC) : Utilisé dans les tuyaux, les fenêtres, les revêtements de sol.
8.2. Réactions de Polymérisation
Polymérisation par Addition
- Définition : Processus dans lequel des monomères avec des doubles liaisons se lient pour former un polymère sans formation de sous-produits.
- Mécanisme :
- Initiation : Formation de radicaux libres à partir d'un initiateur.
- Propagation : Les radicaux libres ajoutent des monomères pour former une chaîne polymère.
- Termination : Les radicaux libres se combinent pour terminer la chaîne polymère.
- Exemples :
- Polyéthylène : Formé par polymérisation de l'éthylène.
- Polypropylène : Formé par polymérisation du propylène.
- Polystyrène : Formé par polymérisation du styrène.
Polymérisation par Condensation
- Définition : Processus dans lequel des monomères avec deux groupes fonctionnels réactifs se lient pour former un polymère avec élimination de petites molécules (comme l'eau ou le méthanol).
- Mécanisme :
- Réaction entre groupes fonctionnels : Les groupes fonctionnels des monomères réagissent pour former des liaisons et éliminer une petite molécule.
- Formation de liaisons covalentes : La réaction continue pour former une chaîne polymère.
- Exemples :
- Polyesters : Formés par réaction entre des diacides et des diols. Exemple : polyéthylène téréphtalate (PET).
- Polyamides : Formés par réaction entre des diacides et des diamines. Exemple : nylon.
- Polyuréthanes : Formés par réaction entre des diisocyanates et des polyols.
8.3. Propriétés des Polymères et Applications Industrielles
Propriétés des Polymères
Propriétés mécaniques :
- Résistance à la traction : Capacité du polymère à résister à des forces d'étirement.
- Résistance à la compression : Capacité du polymère à résister à des forces de compression.
- Ductilité : Capacité du polymère à se déformer sous contrainte sans se rompre.
- Rigidité et flexibilité : Dépend de la structure moléculaire et du poids moléculaire.
Propriétés thermiques :
- Température de transition vitreuse (Tg) : Température à laquelle le polymère passe de l'état vitreux à l'état caoutchouteux.
- Température de fusion (Tm) : Température à laquelle le polymère fond.
- Stabilité thermique : Capacité du polymère à résister à la décomposition thermique.
Propriétés chimiques :
- Résistance chimique : Capacité du polymère à résister à l'attaque chimique par des solvants, acides, bases, etc.
- Réactivité : Dépend des groupes fonctionnels présents dans le polymère.
Propriétés électriques :
- Conductivité électrique : Les polymères peuvent être isolants, semi-conducteurs ou conducteurs.
- Permittivité diélectrique : Capacité du polymère à stocker de l'énergie électrique.
Applications Industrielles
Industrie des plastiques :
- Emballages : Sacs en plastique, films d'emballage, bouteilles.
- Produits de consommation : Jouets, meubles, électroménagers.
- Construction : Tuyaux, revêtements de sol, fenêtres.
Industrie textile :
- Fibres synthétiques : Nylon, polyester, acrylique.
- Tissus techniques : Textiles résistants à la chaleur, textiles imperméables.
Industrie automobile :
- Pièces automobiles : Pare-chocs, tableaux de bord, intérieurs de voitures.
- Revêtements : Peintures polymères, revêtements anticorrosion.
Industrie électronique :
- Composants électroniques : Isolants électriques, circuits imprimés, boîtiers de composants.
- Affichages : Polymères conducteurs pour écrans OLED.
Industrie médicale :
- Dispositifs médicaux : Prothèses, implants, instruments chirurgicaux.
- Pharmaceutique : Polymères pour la libération contrôlée de médicaments.