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Auteur(s)
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Dominique HOURDET : Maîtres de conférences à l’Université Paris-VI
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Les solutions de polymère couvrent un très large spectre d’utilisation, tout d’abord parce qu’elles constituent souvent une étape nécessaire au cours de la synthèse, de la purification (fractionnement précipitation), de la caractérisation, voire même de la mise en œuvre, mais également parce qu’elles possèdent des propriétés macroscopiques originales exploitées dans de nombreux domaines d’application (revêtement, cosmétologie, agroalimentaire, fluides pétroliers...).
La description de tels systèmes repose sur deux thèmes essentiels : solubilité et conformation, qui sont intimement liés à la notion d’enchaînement. En effet, la connection entre éléments adjacents constitutifs de la chaîne macromoléculaire va provoquer une diminution du degré de liberté de ces éléments et induire l’existence d’interactions à plus ou moins longue distance qui vont conférer aux solutions de polymères des propriétés tout à fait particulières, comparées à celles des petites molécules.
L’objectif de cet article est d’aborder la solubilité des polymères et leur conformation en solution par une approche thermodynamique et statistique conformationnelle afin de donner au lecteur une vision globale des effets mis en jeu et de lui permettre d’évaluer les potentialités des systèmes polymère/solvant vis-à-vis des applications recherchées.
L’étude thermodynamique des solutions a été développée dans le but de l’étendre aux mélanges de polymères et d’expliquer les phénomènes de mixtion‐démixtion conduisant à des produits biphasiques ou à des « alliages ».
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- Version archivée 1 de mars 1975 par Jean-Pierre VAIRON
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2. Statistique conformationnelle
En raison de la très grande variété des enchaînements macromoléculaires, ceux-ci offrent une large gamme de conformations pouvant aller du bâtonnet rigide, comme dans le cas des chaînes polyaromatiques ou encore des structures hélicoïdales mono ou multi-caténaires (cas de certains polysaccharides, polypeptides et polynucléotides en milieu aqueux), jusqu’à la pelote statistique caractérisée par un très grand nombre d’états conformationnels relatifs aux isoméries de rotation (ex. : chaînes aliphatiques).
Globalement, l’analyse conformationnelle de la chaîne macromoléculaire isolée nécessite de prendre en compte les interactions à deux niveaux distincts :
-
les interactions à courte distance, qui vont définir la rigidité intrinsèque de la chaîne : elles sont relatives aux angles de valence entre segments adjacents du squelette ainsi qu’aux gênes stériques de rotation provoquées par les différents groupements ;
-
les interactions à longue distance, liées aux effets de volume exclu qui interdisent à tout chaînon de revenir en un point déjà occupé par la chaîne : ces répulsions entraînent un phénomène de gonflement qui sera étudié au paragraphe 2.2.
En l’absence d’interaction à longue distance, la conformation moyenne de la chaîne est dite non perturbée (paragraphe 2.1). Ces conditions « idéales » se retrouvent dans les solutions diluées de polymère (conditions Θ ) mais également dans les solutions concentrées jusqu’au polymère pur à l’état fondu.
Cela nous conduira à aborder au paragraphe 2.3 la conformation de la chaîne en fonction de la concentration du milieu, en relation avec les propriétés macroscopiques qui en découlent.
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BIBLIOGRAPHIE
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(7)...
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