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Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Plastiques et Composites A 3 035 − 1 Nomenclature, classiﬁcation et formules chimiques des polymères par Cécile-Anne NAUDIN Ingénieur de l’École Supérieure de Chimie Industrielle de Lyon Responsable de traités aux Techniques de l’Ingénieur e terme PLASTIQUES désigne communément une famille, toujours plus nombreuse, de produits constitués de macromolécules (ou polymères) caractérisées par la répétition, un très grand nombre de fois, du même groupe d’atomes appelé motif constitutif. Ce dernier diffère d’un polymère à l’autre et détermine en grande partie les propriétés physiques et thermomécaniques du produit ﬁni (après sa mise en œuvre). Compte tenu de la grande variété de plastiques utilisés dans des domaines de plus en plus vastes, il nous paraît utile : — de présenter les règles d’établissement systématique des noms chimiques permettant d’identifier de façon univoque les principaux polymères commer- cialisés ; — de classer ces derniers par « familles chimiques » de polymères dont la structure, donc les propriétés, sont voisines ; — de donner les formules chimiques correspondant à chacun d’entre eux. 1. Nomenclature des polymères............................................................... A 3 035 - 2 1.1 Noms génériques des familles de polymères........................................... — 2 1.2 Nomenclature des polymères .................................................................... — 2 1.2.1 Homopolymères ................................................................................. — 2 1.2.2 Copolymères....................................................................................... — 2 1.3 Abréviations normalisées ........................................................................... — 2 1.4 Remarque concernant la nomenclature .................................................... — 2 2. Classiﬁcation............................................................................................. — 3 2.1 Polymères thermoplastiques...................................................................... — 3 2.2 Polymères thermorigides............................................................................ — 3 2.3 Élastomères entrant dans la composition de plastiques ......................... — 4 3. Familles chimiques.................................................................................. — 4 3.1 Thermoplastiques........................................................................................ — 4 3.2 Matières thermodurcissables ..................................................................... — 5 4. Formules chimiques ................................................................................ — 5 4.1 Remarques préliminaires............................................................................ — 5 4.2 Polymères thermoplastiques...................................................................... — 6 4.3 Polymères thermorigides............................................................................ — 12 4.4 Élastomères.................................................................................................. — 16 L NOMENCLATURE, CLASSIFICATION ET FORMULES CHIMIQUES DES POLYMÈRES ___________________________________________________________________ Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. A 3 035 − 2 © Techniques de l’Ingénieur, traité Plastiques et Composites 1. Nomenclature des polymères L’IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry), suivie par les différents organismes de normalisation à l’échelon national (AFNOR) et international (ISO), a adopté pour les plasti- ques une nomenclature reﬂétant la nature chimique : — soit du monomère de départ dans le cas d’une polymérisa- tion simple ; — soit du motif unitaire constitutif du polymère, lorsque ce der- nier résulte de la polyaddition ou de la polycondensation de deux produits de base distincts. Des exemples sont donnés ci-après. 1.1 Noms génériques des familles de polymères Ils sont généralement constitués par le préﬁxe poly suivi du nom chimique du groupement fonctionnel caractérisant : — soit tous les polymères appartenant à la famille considérée : par exemple : polyamides, polyesters, polyuréthanes... ; — soit tous les monomères de départ conduisant à la famille considérée : par exemple : polyvinyliques, polyoléfines... Dans ce cas, la fonction chimique ainsi désignée est celle ayant réagi lors de la polymérisation et on ne la retrouve évidemment plus dans la formule chimique du polymère obtenu. 1.2 Nomenclature des polymères 1.2.1 Homopolymères Le nom d’un polymère est généralement constitué du préﬁxe poly suivi du nom chimique : — soit du monomère dans le cas où le polymère résulte d’une simple polymérisation — soit du motif structural unitaire du polymère lorsque ce dernier résulte de la polyaddition ou de la polycondensa- tion de plusieurs monomères La norme ISO 472 (1988) Plastiques. Vocabulaire préconise l’uti- lisation des parenthèses lorsque le nom chimique placé après le préﬁxe poly est composé de plus d’un mot. Cependant, ces paren- thèses sont fréquemment omises dans les textes relatifs à la plas- turgie et dans les documents techniques et commerciaux courants. 1.2.2 Copolymères Les noms des copolymères sont constitués du préﬁxe poly, suivi, entre parenthèses, des noms chimiques des monomères donnés dans l’ordre décroissant des fractions massiques ou molaires de ces composants dans le copolymère, chaque monomère étant séparé des autres par une barre oblique. De même, certaines appellations consacrées par l’usage telles que acéto-chlorure de polyvinyle pour poly (chlorure de vinyle/acé- tate de vinyle) ou franco-anglaises telles que polyvinylchlorure pour poly (chlorure de vinyle) sont appelées à disparaître avec l’application de la nomenclature adoptée par l’IUPAC et l’ISO. 1.3 Abréviations normalisées La France a adopté intégralement en 1989 la norme NF ISO 1043 dont la partie 1 présente la liste des symboles à utiliser pour dési- gner de façon abrégée les différents polymères de base, à l’excep- tion des polyamides pour lesquels il existe quelques règles particulières précisées dans la norme NF ISO 1874 Partie 1. Ces abréviations normalisées ont été indiquées à côté des noms chimiques des polymères correspondants dans les para- graphes 3 et 4, car certaines d’entre elles sont de plus en plus uti- lisées dans le langage parlé et dans les écrits techniques, à la place du nom chimique plus long et plus compliqué. Ainsi, PE, PP et PS tendent à remplacer respectivement polyéthylène, polypropylène et polystyrène. De même, on rencontre de plus en plus souvent PET, PBT, PTFE et surtout PVC. Cette tendance est encore plus mar- quée en ce qui concerne les copolymères : ABS, SAN, FEP , PEBA, etc. Notons au passage qu’il ne faudra pas s’étonner si l’ordre des lettres retenu pour les abréviations ne correspond pas à celui que laisse prévoir la terminologie française. C’est en effet la désigna- tion anglo-saxonne qui a servi de base pour l’établissement des symboles normalisés au niveau international. Nota : il existe par ailleurs quelques abréviations non normalisées (par exemple EVOH, EVA, PPO) qui sont à l’origine la désignation donnée par un producteur à son produit. 1.4 Remarque concernant la nomenclature Les noms courants des polymères sont de fait établis à partir de l’une ou l’autre des nomenclatures suivantes : – la nomenclature fondée sur le processus de formation du poly- mère qui mentionne le nom du monomère, précédé du préﬁxe poly non suivi de parenthèses (sauf si le nom du monomère est constitué de plusieurs mots). – la nomenclature fondée sur la structure du polymère, qui men- tionne le nom chimique de son motif constitutif (c’est-à-dire la Exceptions. Certains noms génériques consacrés par l’usage ne contiennent pas le préﬁxe poly. Ce sont en général des adjectifs précédés du mot résines, de plus en plus employés de nos jours comme substantifs. Exemples : cellulosiques, acryliques, époxydes, phénoplastes, ami- noplastes, silicones... Exemples : polyéthylène, poly (chlorure de vinyle) ; Exemples : poly (phénylène éther) ou PPE poly (hexaméthylène adipamide) ou PA 6-6. Exceptions : certains noms de polymères ne commencent pas par poly, en particulier : — tous les polymères cellulosiques (§ 3.1) ; — toutes les résines à base de formaldéhyde (formol) : phéno- plastes et aminoplastes (§ 3.2). Exemple : poly (styrène/butadiène/acrylonitrile) ou ABS Remarque : on rencontre souvent dans la littérature technique et technico-commerciale les noms des poly- mères sans les parenthèses ci-dessus, ou sans les bar- res obliques indiquant qu’il s’agit de copolymères. Exemples : PVC (et non pas PCV) pour poly (chlorure de vinyle) PVAC (et non pas PACV) pour poly (acétate de vinyle) Exemple 1 : polyéthylène — (CH2 — CH2 — )n Exemple 2 : poly (chlorure de vinyle) ___________________________________________________________________ NOMENCLATURE, CLASSIFICATION ET FORMULES CHIMIQUES DES POLYMÈRES Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Plastiques et Composites A 3 035 − 3 plus petite unité chimique dont la répétition décrit le polymère régulier), précédé du préﬁxe poly suivi de parenthèses. Précisons que l’IUPAC recommande d’utiliser systématiquement dans les publications scientiﬁques la seconde nomenclature fon- dée sur la structure, qui permet de désigner n’importe quel poly- mère régulier, aussi complexe soit-il, dès l’instant où son motif constitutif est identiﬁé. Dans la pratique courante, la première nomenclature fondée sur le nom chimique du monomère de départ reste encore très utilisée, comme on pourra le constater dans le paragraphe 4. 2. Classiﬁcation Une classiﬁcation des matières plastiques est rendue nécessaire par le nombre très important de composés macromoléculaires actuellement commercialisés et par le développement extrême- ment rapide de leurs applications dans presque tous les secteurs d’activité. Cette classiﬁcation est fondée sur la distinction entre thermo- plastiques d’une part, et thermorigides d’autres part, qui corres- pond bien aux réalités industrielles puisque les méthodes de mise en œuvre sont différentes suivant que le produit ﬁni est un maté- riau thermoplastique (§ 2.1) ou thermorigide (§ 2.2). En effet, chacune des deux classes citées ci-avant est caractéri- sée par un ensemble de propriétés communes, mises à proﬁt lors de la transformation du polymère en objet ﬁni : — thermoplasticité pour la première ; — durcissement chimique irréversible pour la seconde. 2.1 Polymères thermoplastiques Les thermoplastiques sont, en première approximation, consti- tués par des enchaînements unidimensionnels résultant de l’asso- ciation de molécules simples (monomère) en chaînes macromoléculaires linéaires (éventuellement ramiﬁées). Par chauffages et refroidissements successifs, on peut modiﬁer l’état et la viscosité des matières thermoplastiques, de façon réver- sible. Un chauffage progressif provoque uploads/Industriel/ a3035-pdf.pdf