Qu’est-ce qu’un polymère organique ?
Un polymère organique est un terme générique désignant les substances organiques d’un poids moléculaire égal ou supérieur à 10 000, constituées de carbone comme principal squelette et d’oxygène, d’hydrogène et d’azote comme autres éléments.
Les polymères qui ne contiennent pas de carbone sont appelés polymères inorganiques. Les polymères organiques, également appelés simplement polymères, peuvent être divisés en deux grandes catégories : les polymères synthétiques et les biopolymères.
Le concept de polymères organiques a été proposé pour la première fois en 1917 et, après une dizaine d’années de controverse, il a été adopté. Par la suite, la recherche sur les polymères organiques a conduit à une industrialisation active au Royaume-Uni, en Allemagne et aux États-Unis, et le déclenchement des guerres mondiales a conduit à la création d’une large gamme de produits fabriqués à partir de polymères organiques.
Utilisations des polymères organiques
De nombreux produits et substances qui nous entourent sont fabriqués à partir de polymères organiques. Ils peuvent être divisés en polymères synthétiques et en biopolymères.
1. Polymère synthétique
Les matériaux comprennent les résines plastiques, les fibres et le caoutchouc, qui sont appelés polymères synthétiques parce qu’ils sont principalement fabriqués à partir du pétrole. Les applications des polymères synthétiques comprennent les produits en plastique en général, les vêtements, les pneus et les peintures.
Les polymères synthétiques sont synthétisés artificiellement par une réaction appelée polymérisation. Les produits fabriqués à partir des polymères organiques synthétisés présentent des propriétés telles que la solidité, la résistance à la chaleur, une grande transparence et la souplesse. Bien que les polymères synthétiques présentent de nombreux avantages, leur inconvénient est qu’ils se détériorent plus rapidement que les métaux. Ces inconvénients peuvent être résolus en mélangeant des métaux et des céramiques avec des polymères synthétiques.
2. Biopolymère
L’ADN, l’ARN et les protéines du corps sont appelés biopolymères et créent les fonctions et les structures qui nous permettent de vivre au quotidien. D’autres substances extraites des plantes sont appelées macromolécules naturelles et constituent un type de biopolymère.
Les biopolymères sont produits dans le corps humain et dans la nature sans intervention humaine. C’est pourquoi il est fondamentalement impossible pour les biopolymères de recombiner librement les modes de liaison des substances organiques, comme c’est le cas pour les polymères synthétiques.
Cependant, des recherches et des développements sont menés pour mélanger les biopolymères eux-mêmes avec des additifs et des polymères synthétiques afin d’exprimer de nouvelles fonctions et d’en faire des matériaux médicaux incorporables dans l’organisme.
Principe des polymères organiques
Une macromolécule est une grosse molécule composée de molécules plus petites (monomères) reliées entre elles par de nouvelles liaisons covalentes. En termes simples, par exemple, chaque perle est un monomère, et l’ensemble du collier constitué par leur liaison est une macromolécule. La polymérisation est une réaction au cours de laquelle les monomères se lient les uns aux autres pour former des polymères organiques.
Il existe une très large gamme de monomères, en termes de combinaison des types et du nombre d’éléments qui les composent, ainsi qu’une très large gamme de polymères organiques qui peuvent être fabriqués à partir de ces monomères.
En plus du carbone, les éléments qui composent les monomères sont l’hydrogène, l’oxygène et l’azote, et le type de réaction dans la polymérisation dépend de la structure moléculaire du monomère. Les formes spécifiques de polymérisation sont les suivantes :
1. La polymérisation en chaîne
Il s’agit d’une réaction dans laquelle les espèces actives générées par l’initiateur réagissent avec le monomère l’une après l’autre, en allongeant la chaîne moléculaire. En fonction des espèces actives, on distingue la polymérisation radicale, la polymérisation anionique et la polymérisation cationique.
2. La polymérisation séquentielle
Il s’agit d’une réaction dans laquelle des monomères possédant deux groupes fonctionnels ou plus réagissent entre différentes molécules pour former des liaisons et allonger la chaîne moléculaire. Selon le type de réaction, on parle de polycondensation, de polyaddition et d’addition-condensation.
Types de polymères organiques
Il existe différents types de polymères organiques. Même les polymères organiques fabriqués à partir du même monomère peuvent avoir des propriétés physiques et des performances différentes en fonction du nombre de répétitions (poids moléculaire).
Vous trouverez ci-dessous des exemples de polymères organiques typiques pour chaque type de polymérisation. Les polymères génériques ont généralement une abréviation, qui est indiquée entre parenthèses.
1. Polymérisation en chaîne
Polyéthylène (PE), polypropylène (PP), polystyrène (PS), alcool polyvinylique (PVA), chlorure de polyvinyle (PVC), polyméthacrylate de méthyle (PMMA).
2. Polymérisation séquentielle
Polyéthylène téréphtalate (PET), polyamide (PA), polyimide (PI), polyuréthane (PU), polycarbonate (PC), bakélite.