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Auteur(s)
-
Alain GUYOT : Directeur de recherche au Centre national de la recherche scientifique (CNRS)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les polymères représentent une classe de matériaux de plus en plus importante. Ils concurrencent les matériaux traditionnels, métaux et matériaux minéraux, grâce à :
-
leur faible densité alliée à des propriétés thermomécaniques de plus en plus élaborées ;
-
leurs propriétés très spécifiques (cas des polymères fonctionnels) ;
-
leur possibilité du recyclage, au moins en ce qui concerne les matières thermoplastiques.
Certains, dits polymères de commodité, sont produits à l’échelle de millions de tonnes annuellement.
À quelques exceptions près, la production française est en croissance continue et, pour certains, a plus que doublé en l’espace d’une décade. Par ailleurs, du fait de l’apparition de nouvelles méthodes de synthèse, des matériaux aux propriétés totalement nouvelles apparaissent à partir des mêmes monomères, comme de nouvelles variétés de polyoléfines, par exemple.
Cet article est destiné à donner au lecteur quelques notions précises, mais non détaillées, sur les méthodes employées pour élaborer ces matériaux.
Il commence par un rappel de définitions concernant les polymères, qui présentent une portée générale et précisent essentiellement la signification des termes employés.
L’essentiel de l’article est consacré aux polymérisations en chaîne radicalaires ou ioniques. Les polymérisations en chaîne catalytiques sont traitées par ailleurs.
Dans chaque type de polymérisation, on distingue deux parties essentielles : les mécanismes de base et leur mise en œuvre dans les procédés, en faisant attention aux particularités que peuvent comporter ces procédés par rapport aux mécanismes de base (par exemple, émulsion).
Un paragraphe spécial est consacré à l’ingénierie macromoléculaire qui consiste à préparer, de façon contrôlée, des formes spécifiques de structure moléculaire ou de morphologie. Enfin une dernière partie sera consacrée aux polymérisations photochimiques.
Le lecteur pourra compléter ses connaissances par la consultation des articles du même traité :
-
Polycondensation, polyaddition et modification des polymères Polycondensation et polyaddition, référence [18]
-
Catalyse de polymérisation Catalyse de polymérisation, référence [19]
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- Version courante de mai 2017 par Thierry HAMAIDE
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6. Polymérisations cationiques
6.1 Principe
La partie active est un carbocation, où un des atomes de carbone porte une charge positive, associé à un contre-ion chargé négativement. Les monomères peuvent être :
-
des oléfines (isobutylène) ;
-
des éthers vinyliques
![]()
; -
des carbures insaturés (styrène, indène, benzofurane) ;
-
des terpènes ;
-
des composés hétérocycliques (oxirane, tétrahydrofurane, cyclosiloxane).
;Le schéma de principe peut s’écrire :
Le groupe R doit être donneur d’électrons (isobutylène, éther vinylique) ou stabiliser le cation par résonance (styrène, indène).
Les solvants ne doivent pas réagir avec l’extrémité active ; les plus utilisés sont des composés chlorés tels que le dichlorométhane ou le chlorure de méthyle.
HAUT DE PAGE6.2 Amorçage
Les amorceurs appartiennent aux familles suivantes.
-
Acides protoniques AH
Parmi les plus utilisés, on peut citer les acides sulfurique, perchlorique, trifluorométhanesulfonique (triflique), trifluoroacétique.
-
Acides de Lewis (TiCl4, SnCl4, AlCl3, BF3)
Il s’agit de composés dont le caractère acide est dû à une lacune électronique de l’atome central. Ils peuvent éventuellement agir seuls (amorçage direct) mais, le plus souvent et, en fait, dans toutes les polymérisations industrielles, ils le font par association avec un tiers composant, dit coamorceur, dont l’exemple le plus classique est l’eau :
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Polymérisations cationiques
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - MOAD (C.), SOLOMON (D.H.) - The chemistry of free radical polymerization - . Pergamon-Elsevier, p. 283 (1995).
-
(2) - MISHRA (M.K.), YAGCI (Y.) - Handbook of radical vinyl polymerization - . Marcel Dekker, p. 29 (1998).
-
(3) - Polymer Handbook. -
-
(4) - LUDWICO (W.A.), ROSEN (S.L.) - * - J. Polym. Sci. – Polym. Chem. Éd. 14 p. 2121 (1976).
-
(5) - ECHTE (A.), HAAF (F.), HAMBRECHT (J.) - * - Angew. Chem. (Int. Ed. Engl.) 20 p. 344 (1981).
-
(6) - FISCHER (N.), GOIRAN (L.) - * - Hydrocarbon Process. 143 (mai 1981).
-
(7) - ALLSOPP (M.W.) - * - Pure...
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