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Types et propriétés des polymères

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Peu de gens pensent à ce qu’un arbre, un ballon, de l’ADN et un jouet Slime peuvent avoir en commun ? Tous sont des polymères. L’utilisation et le rôle de ces substances uniques dans notre vie sont si importants que sans elles, il n’y aurait pas de civilisation moderne.

Qu’est-ce que les polymères? Ce sont de grosses molécules constituées de molécules plus petites – des monomères qui sont soudés les uns aux autres par de fortes liaisons covalentes. Certains sont une chaîne d’un monomère se répétant à plusieurs reprises, d’autres sont plusieurs. Les polymères protéiques sont les éléments constitutifs de tous les êtres vivants.

Technologies et applications modernes

Les matériaux polymères en raison de leurs propriétés utiles sont largement utilisés dans les technologies modernes. Où sont utilisés les polymères? Par exemple, tout le monde connaît le Téflon, utilisé comme revêtement dans les casseroles, ou le Kevlar, un polymère si résistant qu’il en fait des gilets pare-balles légers bien plus résistants que l’acier.

Les polymères ont également été utilisés dans la construction aéronautique, car ils sont très légers et durables. Diverses pièces d’avion sont fabriquées à partir de ces matériaux. Les polymères conducteurs sont créés en ajoutant à un polymère des atomes de métal alcalin qui le rendent métallique.

Les polymères se caractérisent par une résistance mécanique et une flexibilité exceptionnelles. Cela est dû à la flexibilité de leurs articulations au sein de la chaîne polymère. On sait que le plastique se plie bien et cette propriété permet de l’utiliser en électronique (dans les téléphones portables, de nombreuses pièces sont en plastique). 

Ces matériaux forment la base des tissus artificiels (tels que le nylon), des plastiques et du caoutchouc. Tous les polymères artificiels sont fabriqués à partir de pétrole. Pour cela, les réactions chimiques suivantes sont utilisées :

  • accessions;
  • condensation.

Regardez une vidéo sur ce que sont les polymères.

La réaction d’addition est simple: un radical libre ou une particule contenant un électron non apparié rompt la liaison dans la chaîne des monomères et crée un centre actif qui fixe un nouveau monomère à lui-même. Ainsi, une nouvelle chaîne polymère est construite. Lors d’une réaction chimique appelée condensation, des molécules d’eau sont libérées.

L’invention des polymères synthétiques, types et applications

Les premiers polymères synthétiques ont été obtenus par accident, comme effet secondaire d’une série de réactions chimiques. Au début, les avantages des nouvelles substances n’étaient pas évidents et ils ont été jetés à la poubelle jusqu’à ce que le chimiste Leo Baekeland invente le plastique. Ce matériau, lorsqu’il est exposé à des températures élevées, peut prendre n’importe quelle forme, c’est pourquoi des étuis de téléphone, des jouets pour enfants et des isolants électriques en ont été fabriqués. Initialement, la nouvelle substance porte le nom de son inventeur – la "bakélite", et cette découverte impressionnante a lancé le développement rapide de l’industrie des plastiques et des polymères.

Types et propriétés des polymères

Un autre polymère célèbre, à partir duquel le jouet Slime est fabriqué, a également été découvert par hasard. Pendant la Seconde Guerre mondiale, l’armée américaine avait un besoin urgent de caoutchouc synthétique. Un groupe de chimistes de General Electric, dans une expérience infructueuse, a obtenu une substance plastique similaire au mastic. La nouvelle substance ne convenait pas comme caoutchouc, mais elle avait une élasticité exceptionnelle. Bientôt, ils ont commencé à en produire un jouet de renommée mondiale.

Types de polymères et leurs propriétés 

À ce jour, de nombreux types de polymères ont été créés, qui sont utilisés comme principaux matériaux de structure et substituts des métaux rares.

Ils ont beaucoup de propriétés utiles :

Que sont les polymères? Il existe des polymères thermoplastiques et thermodurcissables. Ces substances ont une forme et une structure de molécules différentes, de sorte que les polymères thermoplastiques peuvent être chauffés et traités plusieurs fois, et les thermodurcissables – une seule fois.

Ces matériaux synthétiques sont largement utilisés dans l’industrie et dans la vie quotidienne, c’est pourquoi différents types de polymères et leurs propriétés sont familiers à chaque personne depuis l’enfance :

  • le polyéthylène (haute pression) est un matériau avec lequel les gens travaillent quotidiennement. C’est un excellent diélectrique, résistant aux environnements agressifs. Les tuyaux, récipients divers (bidons), sacs, shampoings, pièces fines sont en polyéthylène ;
  • le polyéthylène (basse pression) est un matériau sûr pour les emballages en plastique, les contenants alimentaires, les bouteilles ;
  • le polystyrène est une substance de base pour les instruments de précision, les films d’emballage, les fils. Ses propriétés utiles incluent: transparence, résistance à l’eau et au gel, diélectricité. Inconvénients: inflammabilité, fragilité, faible conductivité thermique ;
  • Le chlorure de polyvinyle est la substance synthétique la plus dangereuse à partir de laquelle de nombreux articles ménagers sont fabriqués. La liste comprend: des bocaux en vrac, des fenêtres en PVC, des revêtements de sol, des meubles de jardin, des toiles cirées de cuisine, des rideaux de bain, des films pour plafonds tendus et divers jouets pour enfants. Le matériau est hautement cancérigène, il est donc recommandé de réduire son utilisation. 

Le plastique peut être attribué à un type de polymères distinct et très courant. Il s’agit d’une combinaison d’un polymère avec différents types de substances: colorants, durcisseurs, stabilisants, plastifiants, etc.

Inconvénients des polymères

Le principal inconvénient de la production de polymères est que leurs déchets envoyés dans les décharges et les océans du monde sont très toxiques et peuvent provoquer des maladies graves, dont le cancer. Par exemple, les produits de décomposition du polystyrène, des plastiques, du polyéthylène et du chlorure de polyvinyle sont dangereux. Ces matériaux sont conçus pour être durables, hermétiques et solides, ils ont donc très longtemps à se décomposer dans la nature. Certains de ces matériaux ne se décomposent pas, mais se décomposent en petites particules qui pénètrent dans le corps des animaux et de la vie marine, et avec eux – aux humains pour se nourrir.