FORMATION
POLYMERE :
INTRODUCTION
AUX POLYMERES©
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Définition du terme
polymère
Le terme polymère vient du
grec "polus" plusieurs et "meros" parties, ce qui signifie qu'il s'agit
d'une structure ayant une architecture le plus souvent linéaire (chaîne
de polymère) ou tridimensionnelle (réseau tridimensionnel) constituée
par l'enchaînement covalent de plusieurs unités chimiques de
répétitions ou motifs unitaires. La différence avec une grosse molécule
quelconque provient de cette répétition de molécules identiques ou
similaires et constituant une chaîne ou une portion de chaîne.
Les monomères
Ces motifs unitaires
constituant les chaînes de polymères sont issus de la réaction entre
des monomères, du grec "monos" un seul ou une seule et "meros" partie.
Les monomères sont généralement des entités chimiques de faibles masses
molaires ou de masses molaires peu élevées. En outre, les monomères
possèdent une ou plusieurs fonctions chimiques potentiellement
réactives (insaturation ou cycle pour la polyaddition, fonctions dites
antagonistes pour la polycondensation). Le nombre et la nature de ces
fonctions permet de déterminer ce que l'on appelle la fonctionnalité du
monomère, c'est-à-dire le nombre de liaisons qu'un monomère peut
établir avec d'autres monomères lors de la réaction chimique appelée
polymérisation.
Origines des polymères
Les monomères, comme les
polymères peuvent être d'origines diverses : naturelle
(bactérienne, végétale ou animale), artificielle (polymères naturels
ayant subit une modification chimique) ou synthétique (polymères
obtenus selon différentes voies de synthèse). Des polymères d'origines
naturelles sont cependant de plus en plus obtenus par des voies
bactériennes ou enzymatiques dans des réacteur à l'instar de ceux
utilisés pour produire
les polymères synthétiques traditionnels.
Natures des polymères
Le squelette et les
groupements latéraux de ces polymères peuvent être organiques (qui
contiennent des atomes de carbone) ou inorganiques (chimie minérale).
Les polymères les plus connus sont organiques. Les polymères dits
inorganiques les plus connus sont des polymères ayant bien un squelette
inorganique, mais le plus souvent des groupements latéraux organiques.
C'est le cas du
polydiméthylsiloxane, plus connu sous le nom de silicone que l'on range
dans la catégorie des polymères inorganiques uniquement à cause de son
enchaînement (Si-O-Si), alors que ses groupements latéraux (-CH3)
appartiennent à la chimie organique.
C'est aussi le cas du
polyphosphazène, dont l'enchaînement est constitué notamment, d'atomes
de phosphore, mais aussi de groupements latéraux organiques.
Homopolymères, copolymères,
terpolymères, quaterpolymères, ...
Si les monomères sont tous
identiques, le polymère est appelé homopolymère. C'est le cas de
nombreux polymères synthétiques comme le polychlorure de vinyle (PVC),
le polystyrène (PS) ou encore le polyméthacrylate de méthyle (PMMA).
Lorsque les monomères sont
de natures différentes, on obtient des copolymères. D'après les règles
de nomenclatures internationales, s'il y a deux types de polymères, le
terme en vigueur est copolymère ou bipolymère, s'il y a trois types de
monomères, il s'agit d'un terpolymère, pour quatre, ce sera
quaterpolymère. Ces termes ne sont généralement usités que par des
spécialistes et l'on rencontre le plus souvent le terme copolymère quel
que soit le nombre de monomères différents constituant le polymère.
Structure
des copolymères
L'enchaînement des
différents monomères peut se faire de différentes façons.
Si nous prenons comme
motifs les lettres A et B, nous pouvons avoir les enchaînements
suivants :
• polymère
alterné (ABABABABABAB)
• polymère
statistique (répartition aléatoire des monomères :
ABAABABBABAAB)
• polymère à
bloc ou séquencé
dibloc AB :
AAAAAAABBBBBBB
tribloc ABA :
AAAAAAABBBBBBBAAAAAAA
• polymère
greffé ou en peigne (tronc polyA avec des chaînes latérales polyB)
Cas d'un type de copolymère
naturel : les protéines
Le cas des polymères
naturels est tout à fait édifiant : les protéines, par
exemple, sont constituées par l'enchaînement de monomères appelés
acides aminés. Dans la nature, ceux-ci sont au nombre de 20 (19 acides
aminés + un acide iminé). Ces 20 monomères constituent les 20 briques
de base qui conduisent à toutes les variétés de protéines (polyamides
naturels) rencontrées dans la nature.
Si nous prenions un
oligomère (petit polymère de quelques dizaines d'unités de répétitions)
constitué de 10 monomères successifs, la probabilité de reconstituer
cet oligomère par hasard serait d'une chance sur 20 puissance 10, soit
une chance sur 1,024 x 10 puissance 13. Or nous sommes constitués de
millions de protéines contenant elles-mêmes plusieurs milliers ou
millions d'acides aminés. On imagine le travaille de sélection que la
nature à du opérer avant d'aboutir aux formes de vie que l'on connaît
sur terre et la précision des mécanismes biologiques pour éviter les
nombreuses erreurs possibles.
Origine des propriétés des
polymères - Relations
structure-propriétés
La proportion relative, le
nombre et la répartition des co-monomères, mais aussi la régularité ou
l'irrégularité structurale d'un polymère peuvent affecter de nombreuses
propriétés physiques ou physico-chimiques comme la solubilité, la
flexibilité, les différentes propriétés mécaniques et rhéologiques mais
aussi les propriétés de durabilité (vieillissement des polymères).
Mieux
connaitre les polymères
