Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

Connaissances des matériaux : Composition chimique des polymères : Les matières

Connaissances des matériaux : Composition chimique des polymères : Les matières plastiques ou polymères peuvent être façonnés presque sur mesure en fonction de leur utilisation. Ils sont constitués de composés macromoléculaire obtenus par synthèse soit de matières naturelles, soit de dérivés du pétrole. Elles sont fournies aux entreprises transformatrices sous forme de poudre, de granulé ou de liquide. La synthèse des macromolécules constituant la matière plastique est réalisée au départ de monomère (suite d’atomes de carbonne reliés entre eux et combinés à d’autre élement). Ce monomère est transformé en groupe réactif à l’aide d’un apport d’énergie extérieure. L’énergie est fournie par des rayonnements, sous forme de chaleur ou par l’action de peroxyde. L’utilisation de catalyseurs permet de jouer sur le contrôle de la synthèse des polymères. Les polymères sont de très longues molécules obtenue en accrochant les groupements réactifs les uns aux autres. Le degré de polymérisation est le nombre de groupement qui intervient dans une molécule et vaut entre 10 000 et 100 000 pour les matières plastiques. Méthode de polymérisation : ~La polyaddition : consiste à obtenir en 3 étapes l’accrochage des monomères activés par une réaction en chaine. -L’amorçage du monomère permet d’obtenir le groupement réactif en ajoutant l’initiateur au monomère. -La propagation est une addition successive de molécules monomères sur le centre actif. -La terminaison permet d’arrêter la croissance des macromolécules. La polyaddition est une réaction en chaine pouvant être très rapide que l’on peut contrôler à l’aide d’additifs. ~La polycondensation : implique des réactions chimiques qui en plus du polymère, crée des sous- produits comme de l’eau qui sont ensuite éliminés pour permettre la continuité du processus. Il s’agit d’une réaction par étapes et non en chaines. Deux monomères donnent naissance à une molécule intermédiaire qui constitue l’élément fondamental se répétant dans la macromolécule. Les différents types de matières plastiques : -Matières thermoplastiques : Dans les polymères obtenus par addition, les macromolécules ne sont liées entre elles que par des liaisons de faible intensité. L’augmentation de la température augmente l’agitation thermique des chaines et écarte les molécules. Si cette température est supérieur à une certaine valeur, le matière devient fluide. On peut donc modifier l’état de thermoplastique et donc mettre en œuvre celui-ci en le chauffant et ou refroidissant. Mais, le nombre de fois est limité car l’apport d’énergie thermique provoque la rupture d’un certain nombre de liaison et réduit alors le degré de polymérisation. Il existe deux structures : *Structures amorphes : les macromolécules sont en désordre et entremêlées en pelote. Les macromolécules sont flexibles et disposées aléatoirement. Cela donne en générale des substances transparentes qui n’ont pas de température de fusion précise mais un phase de ramolissement. *Structure cristalline : les atomes sont régulièrement rangés selon une disposition géométriques bien définie à l’aide de conditions réunies en même temps (orientation, refroidissement lent,…) 1 -Les matières thermodurcissables : Dans les polymères obtenus par condensation, les macromolécules s’étendent dans les 3 directions de l’espace et ont des liaisons de fortes intensités. Le polymère conserve sa rigidité lorsque la température augmente, une élévation de la température favorise même la réaction de polymérisation. Ils sont généralement amorphe comme les macromolécules s’étendent dans les 3 directions. Un thermodurcissable va donc être mit dans forme par injection dans un moule chaud tandis que pour un thermoplastique, l’injection du polymère chaud est faites dans un moule froid. Il ne peut donc pas être remis en forme de façon réversible par chauffage contrairement au thermoplastiques. Les adjuvants : Ce sont des composés organiques de faible masse moléculaire utilisé en faible concentration. On les sépare en catégories fondées sur leur effet principale. -Les colorants : matière colorante sous forme de poudre, soluble, ils permettent de garder une certaine transparence. -Les pigments : matière colorante sous forme de poudre, insoluble, ils donnent une coloration opaque des matières plastiques. -Les plastifiants : Permet d’améliorer la souplesse du polymère (sa résilience). Des macromolécules de faibles poids moléculaires s’insère entre celles des polymères et les écarte. -Les lubrifiants : Produits ajouté aux polymères pour améliorer leurs qualités de frottement et donc leur démoulage lors de la fabrication. -Les ignifugeants et réducteur de fumées : Permet de modifier les conditions d’amorçage et de propagation de la combustion ainsi que de diminuer la quantité de fumées dégagées qui sont souvent très nocives. (Jouet, cloisons de bâtiments, intérieurs d’avions,…) -Les antistatiques : Etant des mauvais conducteurs électrique, les charges électrostatiques peuvent s’accumuler suite à des frottements ou un courant d’air. Un agent antistatique tel que des poudres métalliques réduit l’accumulation de charges électrostatiques à la surface des plastiques. (Silo, remplissage d’un fût d’essence,…) - Les absorbants d’UV : Les UV possèdent suffisamment d’énergie pour rompre les double liaisons présentent dans les polymères. Ils vont donc dégradder en surface les matières épaisses et détruire les matières plus minces. On utilise donc des matières capable de les absorber. (Chassis, meubles de jardins, …) -Les fondicides : Les micro-organismes peuvent attaquer les polymères et nuire aux propriétés mécaniques, électriques, voir provoquer des variations de couleur et ce surtout lors de conditions humide et vers 25/30°C). Les fongicides protège contre cela mais la toxicité des produits doit être vérifiées selon l’utilisation. -Les agents moussants : Dégage du gaz en cours de transformation du plastique ce qui permet d’augmenter la masse volumique de celui-ci. (mousse polyuréthanes, polystyrène, …) - Les stabilisants : Ils permettent de retarder, ralentir ou inhiber certain processus durant la mise en forme du matériau. Il y en a notamment sous forme de stabilisant anti-oxygène, stabilisant de lumière ou encore de stabilisant thermique pour le PVC. Les renforts : Produit susceptibles d’améliorer une voir des propriétés mécaniques du polymère. Il existe sous plusieurs formes (billes, poudres, paillettes, fibres,…). Il s’agit de matériaux composites. -microsphères de verres : renforcent la résistance en compression et si elles sont creuses la masse volumique. -La farine de bois : Réduit le prix de revient, la masse volumique et améliore la résistance chimique de certain polymères. -Le carbonne sous forme graphitique : obtenir des matériaux autolubrifiants (coussinet,..) 2 Les propriétés des polymères : -Masse Volumique : Masse volumique peu élevée, ma résistance spécifique en traction ( résistance traction /masse volumique) est même supérieur à celle de nombreux matériaux métalliques. -Propriétés thermiques : * Dilatation thermique : dépend du type de liaison qui assure la cohésion des molécules, sa valeur diminue lors d’une augmentation de l’intensité des liaisons. La grande différence entre les coefficients de dilatation thermique des matières plastiques et ceux des métaux doit être prise en considération lors de calcul de tolérances/ jeux dans un assemblage de ces deux matières. *La conductibilité thermique : Elle est relativement faible comparée a celle des métaux (panneau isolant polyuréthane ,…). -Propriétés électriques : Les liaisons atomiques présentent dans les polymères ne comprennent aucun porteur de charge électriques, ils ne sont donc pas conducteur. (isolation de câble,..) -Propriétés optiques : Les 3 caractéristiques optiques des polymères les plus intéressantes sont leur couleur (pratiquement toutes les couleurs mais également une certaine transparence), leur indice de réfraction, et leur transmission lumineuse. (lentille, plexiglas,…) -Les propriétés mécaniques : * Rigidité : Mesuré à l’aide du module de Young, il est bcp plus faible que celui des métaux (entre 1 et 15 Gpa pour 210 Gpa pour l’acier) . L’agencement des macromolécules au sein du polymère influence fort la valeur du module d’élasticité. Elle diminue rapidement alors l’élévation de la t°. *Résistance mécanique : La résistance en traction, flexion, compression des matière plastique est élevée mais inférieur à celle des métaux. Elle atteint des valeur de quelque 10 ene de Mpa. ~La résistance en traction et en compression des plastiques varie peu. ~Les thermoplastiques sont des matériaux ductile tandis que les thermodurcissables sont fort raide. ~Les thermoplastiques perd sa résistance mécanique rapidement lorsque la température augmente tandis que les thermodurcissables varie peu sauf lorsque l’on dépasse une certaine température. Ils peuvent alors bruler. ~L’absorption d’eau par les matières plastiques varie entre 1 et 10%. L’absorption de celle-ci influence les propriétés des résines mais provoquent également un gonflement. -La résilience : Elle varie fort selon l’incorporations d’adjuvants et de renforts. * Les thermoplastiques ont un résistance aux chocs assez élevée. Elle est améliorée à basse température. La résilience de certaine résine monte lorsqu’elles ont absorbé de l’eau. * La résilience des thermodurcissables est souvent assez faible. -La dureté : La dureté est testée par la méthode Rockwell. Le comportement à long terme : Les polymères se détériorent selon leur milieu d’utilisation. La dégradation se manifeste par beaucoup de réactions différentes (Gonflement, dissolution, rupture des liaisons). Gonflement ou dissolution : exposé à des liquides, les molécules du soluté se glissent et s’installent parmi les molécules du polymère ce qui écarte ses macromolécules. Il devient alors plus mou et ductile. Rupture de liaison : Les polymères peuvent se dégrader par scission (rupture des liaisons de la chaîne moléculaire). Ce qui diminue la masse moléculaire. Cela diminue certaine propriétés mécaniques et chimiques. Cela est dû à une exposition au rayonnement, à la chaleur ou à des réactions uploads/s3/ cdm-polymeres-synthese.pdf