Quel type de réaction chimique produit un polymère

Avant d’entrer directement dans le sujet principal, Quel type de réaction chimique produit un polymère, laissez-nous d'abord comprendre les bases du polymère..

Qu'est-ce qu'un polymère?

Un polymère est une substance constituée de molécules organisées sous forme de très longues séquences d'une ou de plusieurs espèces d'atomes ou de groupes d'atomes liés les uns aux autres par des liaisons covalentes. Les polymères sont considérés comme des macromolécules en raison de leur masse moléculaire massive. Les groupes d'atomes ou de molécules qui s'interconnectent pour former un polymère sont appelés monomères. Ainsi, les monomères sont les éléments constitutifs des polymères.

Les liaisons primaires trouvées dans un polymère sont des liaisons covalentes. En outre, il peut y avoir des obligations de van der Waals. Les liaisons covalentes sont plus fortes que les liaisons de van der Waals. Ainsi, la dépolymérisation d'un polymère est assez difficile et peut impliquer des techniques avancées.

Classification des polymères

Les polymères sont classés de différentes manières.

Basé sur les types de monomères qui construisent des polymères, il existe deux types de polymères; (une) les homopolymères, qui se composent de la polymérisation d'un seul type de monomère, et (b) des copolymères, qui sont formés par la polymérisation de deux ou plusieurs types de monomères.

Basé sur la nature des polymères, ils peuvent être classés en tant que polymères naturels et synthétiques. Un bon exemple pour un polymère naturel est un latex de caoutchouc naturel, obtenu à partir de l’arbre appelé Hévéa brasiliensis. Polymères synthétiques sont des polymères synthétiques dans des conditions contrôlées. Certains exemples de polymères synthétiques incluent le plastique, le caoutchouc néoprène, le caoutchouc silicone, le caoutchouc isoprène, etc..

Basé sur la structure, il existe quatre types de polymères: polymères linéaires, polymères cycliques, polymères ramifiés et polymères de réseau.

La classification la plus courante des polymères est en fonction de leurs caractéristiques chimiques et physiques. Selon cette classification, les polymères sont regroupés dans les thermoplastiques, élastomères et thermodurcissables.. Thermoplastiques sont les polymères constitués de polymères linéaires ou ramifiés; ils se ramollissent lorsque la chaleur est soumise. Ils peuvent être moulés dans n'importe quelle forme en utilisant diverses techniques de moulage. Élastomères sont des polymères de nature élastique, grâce auxquels ils peuvent rapidement retrouver leur dimension initiale lorsque la contrainte appliquée est relâchée. Thermosets sont les polymères rigides constitués d'un réseau de polymères hautement réticulé. Ces polymères ne peuvent pas être remoulés une fois formés et se dégradent lors de l'application de chaleur. 

Que sont les polymères biodégradables?

Qu'est-ce que la polymérisation

La polymérisation est le processus qui relie les molécules de monomères pour former de longues chaînes par le biais d'une réaction chimique. Les homopolymères sont formés par homopolymérisation, alors que les copolymères sont formés par copolymérisation. Par exemple, les monomères d'éthylène subissent une homopolymérisation pour former du polyéthène, alors que les monomères d'éthylène et de propylène subissent une copolymérisation pour former un copolymère de poly (propylène / éthylène) [PP / PE]..

Quel type de réaction chimique produit un polymère

L'exigence de base pour la polymérisation est la capacité des monomères à former des liaisons avec d'autres molécules de monomères. Il existe différents types de réactions chimiques impliquées dans l'industrie des polymères pour former des polymères. Tous ces types de réaction peuvent être classés en deux catégories de base appelées polymérisation par étape et polymérisation en chaîne..

Étape de polymérisation

La polymérisation par étape est une réaction de croissance. Dans la polymérisation par étapes, la croissance des chaînes polymères se produit par des réactions par étapes qui se produisent entre deux espèces moléculaires quelconques. Au cours de l'étape de polymérisation, le degré de polymérisation augmente progressivement tout au long de la réaction lorsque chaque molécule de monomère est transformée en dimère, puis en trimère et ainsi de suite jusqu'à ce qu'elles forment les macromolécules polymères. Il existe deux types de polyrères en phase de polymérisation: la polycondensation et la polyaddition. Les réactions de polycondensation sont beaucoup plus courantes que les réactions de polyaddition.

Une représentation générique d'une polymérisation par étapes. (Les points blancs simples représentent les monomères et les chaînes noires représentent les oligomères et les polymères)

Polymérisation en chaîne

Dans la polymérisation en chaîne, la réaction de polymérisation ne se produit qu'avec un monomère lié à un groupe terminal réactif et nécessite généralement un initiateur pour démarrer la réaction. Les monomères utilisés pour la polymérisation en chaîne contiennent généralement des doubles liaisons, des triples liaisons ou des cycles aromatiques. Ces réactions peuvent être réalisées en utilisant des mécanismes anioniques, des mécanismes cationiques, des mécanismes de radicaux libres et des mécanismes de coordination. Le type de mécanisme est déterminé en fonction de la propriété chimique du monomère et de l'initiateur utilisés. Le mécanisme le plus courant est la polymérisation radicalaire, où les monomères contiennent des doubles liaisons carbone-carbone ou des monomères vinyliques tels que l'éthylène, le butadiène, le styrène, l'acrylonitrile, le chlorure de vinyle, etc. Les initiateurs de la polymérisation radicalaire peuvent générer des radicaux par diverses décomposition thermique, réactions redox, etc., afin d'initier la réaction de polymérisation. Certains exemples courants de tels initiateurs incluent les hydroperoxydes, le peroxyde de bicarbonate, les peroxyesters, les composés azotés, les persulfates inorganiques solubles dans l'eau, le peroxyde d'hydrogène, etc..

Exemple de polymérisation par croissance de chaîne par ouverture de cycle en polycaprolactone

Références:

Robert J. Young et Peter A. Lovell, Introduction aux polymères (2011), 3^rd Edition, CRC Press, Etats-Unis.

Bruce, R. G, Dalton, W.K., Neely, J.E. et Kibbe, R.R, Matériaux modernes et procédé de fabrication (2004), 3^rd Édition, Repro India Ltd, Inde.

Courtoisie d'image:

“Polymérisation par croissance progressive” par Chem538grp5w09 - Travail personnel (domaine public) via Commons Wikimedia

“Synthèse de polycaprolactone” par V8rik sur Wikipedia anglais (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia