Chapitre 8 : Polymères et Macromolécules

 

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.