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RÉSUMÉ
Le comportement des polymères à l'état solide résulte des deux formes d'organisations adoptées par les chaînes macromoléculaires, celle du verre et celle du cristal. Dans un verre, les chaînes macromoléculaires sont par essence à l'état amorphe et donne lieu à des enchevêtrements qui participent à la viscoélasticité du matériau massique. Par contre, les chaînes caractérisées par une structure conformationnelle régulière et symétrique, ou porteuses de groupes capables d’interactions moléculaires fortes de polymères, sont susceptibles de former des zones cristallines. Après avoir abordé les différents types de polymères orientés, cet article traite également de l’incompatibilité des polymères entre eux et de la difficulté de les mélanger.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Michel FONTANILLE : Professeur émérite de l'Université Bordeaux 1
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Yves GNANOU : Directeur de Recherche Honoraire, CNRS
INTRODUCTION
Dans le dossier [AM 3 037], nous avons décrit les différents types de structures qui gouvernent la géométrie de la macromolécule isolée : assemblage des atomes, des unités monomères, tacticité et architectures conformationnelles. Une relation étroite existe entre ce niveau structural et les propriétés mécaniques et thermo-mécaniques du matériau final. Cependant, nombre de ces propriétés ne peuvent être interprétées qu'au travers d'échelles structurales intermédiaires qui impliquent l'assemblage d'un nombre plus ou moins grand de chaînes macromoléculaires.
Le comportement des polymères à l'état solide – par opposition à l'état caoutchouteux ou encore visqueux – résulte des deux formes d'organisations que peuvent adopter les chaînes macromoléculaires, à savoir celles du cristal et celle du verre. Dans un cristal, les chaînes de polymères sont organisées selon un ordre tridimensionnel tandis que, dans un verre, les chaînes macromoléculaires sont par essence à l'état amorphe.
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Polymères à l'état amorphe : assemblage de pelotes statistiquesArticle inclus dans l'offre
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4. Mélanges de polymères
Mélanger des polymères de nature chimique différente avec, pour perspective, l'élaboration de matériaux polymères originaux est une démarche a priori très séduisante. La science des matériaux offre, en effet, maints exemples d'alliages – en particulier de métaux – dont les propriétés sont bien supérieures à celles des composés de départ. De plus, élaborer un matériau original à partir d'un mélange de polymères semble, au premier abord, moins coûteux et moins aléatoire que synthétiser un polymère inconnu à partir d'un nouveau monomère.
Les faits expérimentaux infirment malheureusement cette vision simpliste car, dans la majorité des cas, la règle qui prévaut dans le domaine des polymères est celle de l'immiscibilité des entités macromoléculaires de nature chimique différente. L'incompatibilité des polymères entre eux provoque leur démixtion et se trouve être la cause principale des propriétés médiocres qui caractérisent la plupart des mélanges de polymères. Tout au plus, peut-on attendre des mélanges incompatibles qui possèdent des propriétés intermédiaires à celles des constituants de départ.
Il existe, cependant, quelques exemples de mélanges polymères homogènes.
le plus connu d'entre eux est certainement le Noryl ®, de GE Plastics BV, obtenu par mélange de polystyrène (PS) et de poly(oxyphénylène) (PPO). On peut également citer les mélanges de PS avec le poly(vinylméthyléther) (PVME) et de PVC avec le PMMA.
L'acuité du phénomène d'immiscibilité des polymères provient de leur taille – donc de leur faible entropie de mélange –, mais aussi de leur répulsion mutuelle. Pour en maîtriser les effets voire, dans certains cas, en tirer avantage, il faut examiner les causes thermodynamiques de l'incompatibilité des polymères.
4.1 Thermodynamique des mélanges
Comparer les mélanges de polymères avec des systèmes constitués de petites molécules permet de comprendre la tendance qu'ont les macromolécules à se séparer en phases distinctes. Si l'on prend, pour ce faire, un réseau tel que ceux représentés sur la figure 26, dans lequel chaque case est occupée...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - GNANOU (Y.), FONTANILLE (M.) - Organic and Physical Chemistry of Polymers. - Wiley Interscience, New York (2008).
-
(2) - SPERLING (L.) - Introduction to Physical Polymer Science. - 4e Édition. Wiley Interscience, New York (2006).
-
(3) - WUNDERLICH (B.) - Macromolecular Physics. - Academic Press, New York, vol. 1 (1973), vol. 2 (1976), vol. 3 (1980).
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(4) - ELIAS (H.G.) - Macromolecules (vol. 3), Physical Structures and Properties. - Wiley (2008).
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(5) - MARK (H.F.) (édit.) - Encyclopedia of polymer Science and Technology. - Wiley, New York, 3e édition (12 volumes) (2004).
-
(6) - SUN (F.) - Physical chemistry of Macromolecules – Basic Principles and Issues - . Wiley Interscience, New York (1994).
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Groupe Français d'Étude et d'Applications des Polymères http://www.gfp.asso.fr/
Polymer Division de l'American Chemical Society http://www.polyacs.org/
American Chemical Society – Division of Polymeric Materials : Science and Engineering http://membership.acs.org/P/PMSE/
International Union of Pure and Applied Chemistry – Polymer Division http://www.iupac.org/web/ins/400
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