« Modification chimique d'un polymère » : différence entre les versions

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La modification chimique des polymères consiste en une modification de la nature des groupements réactifs portés par une chaîne polymère. La modification peut avoir lieu sur les groupes fonctionnels ou les insaturations en bout de chaîne, sur les chaînes latérales ou au niveau du squelette principal des polymères.

Buts[modifier | modifier le code]

Les principaux buts des modifications chimiques des polymères sont :

créer des polymères avec des propriétés spécifiques ;
fabriquer des polymères dont les monomères n'existent pas ou sont peu stables.

Processus[modifier | modifier le code]

La modification chimique des polymères peut avoir lieu avec une augmentation de la masse molaire du polymère (copolymérisation…), avec diminution de cette masse (dépolymérisation, dégradation des polymères, coupure de chaîne, etc.) ou sans variation de cette masse (quelques cyclisations, quelques réticulations, etc.).

Les principaux processus de modifications chimiques des polymères sont :

la cyclisation^[1] : la cyclisation des polymères est une réaction chimique qui mène à :
- la formation de cycles dans les chaînes polymères. La réaction de cyclisation a lieu quand il y a deux unités voisines qui peuvent réagir ensemble pour former des cycles. Exemples :
  - cyclisation du polyacrylonitrile, la cyclisation implique les groupes CN du polyacrylonitrile,
  - cyclisation du poly(alcool vinylique) (PVAL) avec un aldéhyde pour donner par exemple le poly(butyral de vinyle) (PVB),
  - cyclisation des polyalcadiènes ayant des diènes conjugués, c'est le cas du polyisoprène et du polybutadiène ;
- la transformation de tout le polymère en un seul cycle. La réaction de cyclisation a lieu quand il y a deux unités en bout de chaîne qui peuvent réagir ensemble pour former un cycle. Exemple : cyclisation du polydiméthylsiloxane ;
la fonctionnalisation^[2] : la fonctionnalisation des polymères est l'introduction de groupes chimiques dans des polymères pour créer un produit avec des propriétés spécifiques ;
la copolymérisation qui a lieu par greffage (grafting onto) ou par rayonnement (grafting from) ;
la réticulation ;
la dépolymérisation : processus de conversion d'un polymère en un monomère ou en un mélange de monomères ;
la coupure de chaîne : réaction chimique entraînant la rupture de liaisons du squelette^[3].

Exemples[modifier | modifier le code]

Les modifications chimiques des polymères peuvent avoir lieu en utilisant ou pas des réactifs de post-modification. Ces réactifs peuvent être :

de petites molécules : des monomères par exemple ;
des oligomères ou des polymères : des pré-polymères par exemple.

Les polymères modifiés peuvent être naturels ou synthétiques.

Sans réactif de post-modification[modifier | modifier le code]

La modification chimique des polymères peut avoir lieu grâce à une augmentation de la température ou à la présence d’un catalyseur.

Modification des polymères synthétiques[modifier | modifier le code]

Cyclisation du polyacrylonitrile.
Cyclisation des polyalcadiènes ayant des diènes conjugués.

Réactifs de post-modification monofonctionnels[modifier | modifier le code]

Le polymère formé ne change pas d'architecture.

Modification des polymères naturels[modifier | modifier le code]

Modification de la cellulose^[4] :
- Estérification : esters de cellulose
- Éthérification : éthers de cellulose
Modification de l'amidon : amidons modifiés :
- Estérification : phosphates, acétates et adipates d'amidon
- Éthérification : amidon hydroxypropylique, hydroxyéthylique
Désacétylation de la chitine : chitosane.

Modification des polymères synthétiques[modifier | modifier le code]

La modification chimique du poly(acétate de vinyle) (PVAC) peut donner :
- l'poly(alcool vinylique) : le poly(acétate de vinyle) est partiellement ou totalement hydrolysé pour donner le poly(alcool vinylique) ;
- le poly(acétate phtalate de vinyle) (PVAP) : le poly(acétate de vinyle) est partiellement hydrolysé puis estérifié avec l'acide phtalique.

La modification chimique du poly(alcool vinylique) peut donner :
- le poly(nitrate de vinyle) (PVN) : c'est un ester inorganique de l'acide nitrique et le poly(alcool vinylique) ;
- les poly(acétals de vinyle) : ils sont préparés par la réaction entre un aldéhyde et le poly(alcool vinylique). Le poly(butyral de vinyle) et le poly(formal vinylique) (PVFM) sont des exemples de cette famille de polymères. Ils sont préparés respectivement par la réaction du poly(alcool vinylique) avec du butyraldéhyde et du formaldéhyde.

L'hydrolyse de l'éthylène-acétate de vinyle (EVA) donne l'éthylène-alcool de vinyle (EVOH).
L'hydrolyse de la polyvinyleformamide donne la polyvinyleamine :

La surchloration du poly(chlorure de vinyle) (PVC) donne le poly(chlorure de vinyle) surchloré (CPVC).

Réactifs de post-modification polyfonctionnels[modifier | modifier le code]

Ce type de molécule va provoquer une réticulation en reliant les groupes réactifs entre eux. On parle alors de post-réticulation.

Modification des polymères naturels[modifier | modifier le code]

La caséine du lait mélangée au formaldéhyde donne la galalithe.
Vulcanisation du caoutchouc naturel à chaud en présence de soufre.

Modification des polymères synthétiques[modifier | modifier le code]

La réticulation des polyesters insaturés (UP) avec des monomères vinyliques, surtout le styrène, donne des polymères thermodurcissables.

Références[modifier | modifier le code]

↑ (en) « polymer cyclization », IUPAC, Compendium of Chemical Terminology [« Gold Book »], Oxford, Blackwell Scientific Publications, 1997, version corrigée en ligne : (2019-), 2^e éd. (ISBN 0-9678550-9-8)
↑ (en) « polymer functionalization », IUPAC, Compendium of Chemical Terminology [« Gold Book »], Oxford, Blackwell Scientific Publications, 1997, version corrigée en ligne : (2019-), 2^e éd. (ISBN 0-9678550-9-8)
↑ Dans cet article, les définitions de dépolymérisation et de coupure de chaîne proviennent du Glossaire des termes de base en science des polymères
↑ Qi H (2017) Platforms for Functionalization of Cellulose. In Novel Functional Materials Based on Cellulose (pp. 11-23). Springer, Cham. |résumé

[1] (en) « polymer cyclization », IUPAC, Compendium of Chemical Terminology [« Gold Book »], Oxford, Blackwell Scientific Publications, 1997, version corrigée en ligne : (2019-), 2^e éd. (ISBN 0-9678550-9-8)

[2] (en) « polymer functionalization », IUPAC, Compendium of Chemical Terminology [« Gold Book »], Oxford, Blackwell Scientific Publications, 1997, version corrigée en ligne : (2019-), 2^e éd. (ISBN 0-9678550-9-8)

[3] Dans cet article, les définitions de dépolymérisation et de coupure de chaîne proviennent du Glossaire des termes de base en science des polymères

[4] Qi H (2017) Platforms for Functionalization of Cellulose. In Novel Functional Materials Based on Cellulose (pp. 11-23). Springer, Cham. |résumé

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-La '''modification chimique des polymères''' consiste en une modification de la nature des groupements réactifs portés par une chaîne.
+La '''modification chimique des polymères''' consiste en une modification de la nature des groupements réactifs portés par une chaîne [[polymère]]. La modification peut avoir lieu sur les [[Groupe fonctionnel|groupes fonctionnels]] ou les [[Composé insaturé|insaturations]] en bout de chaîne, sur les [[chaîne latérale|chaînes latérales]] ou au niveau du squelette principal des polymères.
-Les [[polymère]]s modifiés peuvent être :
-* naturels
-* synthétiques.
-Ces modifications peuvent avoir lieu en utilisant des réactifs de post-modification :
-* monofonctionnels : le polymère ainsi formé ne change pas d'architecture
-* polyfonctionnels : ce type de molécule va provoquer une [[réticulation]] en reliant les groupements réactifs entre eux. On parle alors de post-réticulation.
-Les modifications ont lieu pour :
-* transformer les polymères naturels en polymères artificiels ayant des propriétés différentes
-* fabriquer des polymères dont les [[monomère]]s n'existe pas ou sont instables
-* réticuler le polymère.
+== Buts ==
-==Modification des polymères naturels==
+Les principaux buts des modifications chimiques des polymères sont :
-===Réactifs de post-modification monofonctionnels===
+* créer des polymères avec des propriétés spécifiques ;
-* Estérification de la [[cellulose]] : [[cellulose#Principaux dérivés |esters de cellulose]]
+* fabriquer des polymères dont les [[monomère]]s n'existent pas ou sont peu stables.
-* Ethérification de la cellulose : [[Ether de cellulose|éthers de cellulose]]
-===Réactifs de post-modification polyfonctionnels===
-* [[Vulcanisation]] du [[Caoutchouc (matériau)|caoutchouc naturel]].
+== Processus ==
-==Modification des polymères synthétiques==
+La modification chimique des polymères peut avoir lieu avec une augmentation de la [[masse molaire]] du polymère (copolymérisation…), avec diminution de cette masse ([[dépolymérisation]], dégradation des polymères, coupure de chaîne{{etc.}}) ou sans variation de cette masse (quelques cyclisations, quelques réticulations{{etc.}}).
-===Réactifs de post-modification monofonctionnels===
-* La modification chimique du [[polyacétate de vinyle]] peut donner :
-** l'[[alcool polyvinylique]] : le polyacétate de vinyle est partiellement ou totalement hydrolysé pour donner l'alcool polyvinylique.
-** le [[polyacétate phthalate de vinyle]] (PVAP) : le polyacétate de vinyle est partiellement hydrolysé puis estérifié avec l'[[acide phtalique]].
+Les principaux processus de modifications chimiques des polymères sont :
-* La modification chimique de l'alcool polyvinylique peut donner :
+* la '''cyclisation'''<ref>{{GoldBook|title=polymer cyclization|file=PT07143}}</ref> : la [[cyclisation]] des polymères est une réaction chimique qui mène à :
-** le [[polynitrate de vinyle]] (PVN) : c'est un [[ester]] inorganique de l'[[acide nitrique]] et l'alcool polyvinylique.
+** la formation de [[Composé cyclique|cycles]] dans les chaînes polymères. La réaction de cyclisation a lieu quand il y a deux unités voisines qui peuvent réagir ensemble pour former des cycles. Exemples :
-** les poly[[acétal]]s de vinyle : les polyacétals de vinyle sont préparés par la réaction entre un [[aldéhyde]] et l'alcool polyvinylique. Le [[polyvinyle de butyral]] (PVB) et le [[polyvinyl formal]] (PVF) sont des exemples de cette famille de polymères. Ils sont préparés respectivement par la réaction de l'alcool polyvinylique avec du [[Butanal|butyraldéhyde]] et du [[formaldéhyde]].
+*** cyclisation du [[polyacrylonitrile]], la cyclisation implique les groupes CN du polyacrylonitrile,
+*** cyclisation du [[poly(alcool vinylique)]] (PVAL) avec un [[aldéhyde]] pour donner par exemple le [[poly(butyral de vinyle)]] (PVB),
+*** cyclisation des polyalcadiènes ayant des [[diène]]s [[Système conjugué|conjugués]], c'est le cas du [[polyisoprène]] et du [[polybutadiène]] ;
+** la transformation de tout le polymère en un seul cycle. La réaction de cyclisation a lieu quand il y a deux unités en bout de chaîne qui peuvent réagir ensemble pour former un cycle. Exemple : cyclisation du [[polydiméthylsiloxane]] ;
+* la '''fonctionnalisation'''<ref>{{GoldBook|title=polymer functionalization|file=PT07145}}</ref> : la fonctionnalisation des polymères est l'introduction de groupes chimiques dans des polymères pour créer un produit avec des propriétés spécifiques ;
+* la '''[[copolymère|copolymérisation]]''' qui a lieu par greffage (''{{Langue|en|texte=grafting onto}}'') ou par rayonnement (''{{Langue|en|texte=grafting from}}'') ;
+* la '''[[réticulation]]''' ;
+* la '''dépolymérisation''' : processus de conversion d'un polymère en un monomère ou en un mélange de monomères ;
+* la '''coupure de chaîne''' : réaction chimique entraînant la [[Clivage (chimie)|rupture de liaisons]] du squelette<ref>Dans cet article, les définitions de dépolymérisation et de coupure de chaîne proviennent du [http://www.gfp.asso.fr/enseignement/glossaire.pdf ''Glossaire des termes de base en science des polymères'']</ref>.
+== Exemples ==
+Les modifications chimiques des polymères peuvent avoir lieu en utilisant ou pas des réactifs de post-modification. Ces réactifs peuvent être :
+* de petites molécules : des monomères par exemple ;
+* des [[oligomère]]s ou des polymères : des [[pré-polymère]]s par exemple.
+Les polymères modifiés peuvent être naturels ou synthétiques.
+=== Sans réactif de post-modification ===
+La modification chimique des polymères peut avoir lieu grâce à une augmentation de la température ou à la présence d’un [[catalyse]]ur.
+==== Modification des polymères synthétiques ====
+* Cyclisation du polyacrylonitrile.
+* Cyclisation des polyalcadiènes ayant des diènes conjugués.
+=== Réactifs de post-modification monofonctionnels ===
+Le polymère formé ne change pas d'architecture.
+==== Modification des polymères naturels ====
+* Modification de la [[cellulose]]<ref>Qi H (2017) ''Platforms for Functionalization of Cellulose''. In Novel Functional Materials Based on Cellulose (pp. 11-23). Springer, Cham. |[https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-319-49592-7_2 résumé]</ref> :
+** Estérification : [[Ester de cellulose|esters de cellulose]]
+** Éthérification : [[Éther de cellulose|éthers de cellulose]]
+* Modification de l'[[amidon]] : amidons modifiés :
+** Estérification : [[phosphate]]s, [[acétate]]s et [[Acide adipique|adipates]] d'amidon
+** Éthérification : amidon hydroxypropylique, hydroxyéthylique
+* Désacétylation de la [[chitine]] : [[chitosane]].
+==== Modification des polymères synthétiques ====
+* La modification chimique du [[poly(acétate de vinyle)]] (PVAC) peut donner :
+** l'[[poly(alcool vinylique)]] : le poly(acétate de vinyle) est partiellement ou totalement hydrolysé pour donner le poly(alcool vinylique) ;
+** le [[polyacétate phtalate de vinyle|poly(acétate phtalate de vinyle)]] (PVAP) : le poly(acétate de vinyle) est partiellement hydrolysé puis estérifié avec l'[[acide phtalique]].
+* La modification chimique du poly(alcool vinylique) peut donner :
+** le [[polynitrate de vinyle|poly(nitrate de vinyle)]] (PVN) : c'est un [[ester]] inorganique de l'[[acide nitrique]] et le poly(alcool vinylique) ;
+** les poly([[Acétal et cétal|acétals]] de vinyle) : ils sont préparés par la réaction entre un aldéhyde et le poly(alcool vinylique). Le poly(butyral de vinyle) et le [[poly(formal vinylique)]] (PVFM) sont des exemples de cette famille de polymères. Ils sont préparés respectivement par la réaction du poly(alcool vinylique) avec du [[Butanal|butyraldéhyde]] et du [[Méthanal|formaldéhyde]].
 * L'hydrolyse de l'[[éthylène-acétate de vinyle]] (EVA) donne l'[[éthylène-alcool de vinyle]] (EVOH).
+* L'hydrolyse de la [[polyvinyleformamide]] donne la [[polyvinyleamine]] :
+[[Fichier:PVAm synthesis.png|centre|700px|Exemple de modification chimique de la polyvinyleformamide pour donner la polyvinyleamine.]]
+* La [[Chloration (chimie)|surchloration]] du [[polychlorure de vinyle|poly(chlorure de vinyle)]] (PVC) donne le [[polychlorure de vinyle surchloré|poly(chlorure de vinyle) surchloré]] (CPVC).
+=== Réactifs de post-modification polyfonctionnels ===
+Ce type de molécule va provoquer une réticulation en reliant les groupes réactifs entre eux. On parle alors de '''post-réticulation'''.
+==== Modification des polymères naturels ====
+* La [[caséine]] du [[lait]] mélangée au [[formaldéhyde]] donne la [[galalithe]].
+* [[Vulcanisation]] du [[Caoutchouc (matériau)|caoutchouc naturel]] à chaud en présence de [[soufre]].
+==== Modification des polymères synthétiques ====
+* La réticulation des [[polyester]]s insaturés (UP) avec des monomères [[Vinyle|vinyliques]], surtout le [[styrène]], donne des polymères [[thermodurcissable]]s.
+== Références ==
+<references />
+{{Palette|Matériaux polymères}}
-* La surchloration du [[polychlorure de vinyle]] (PVC) donne le [[polychlorure de vinyle surchloré]] (CPVC)
+{{Portail|Chimie|matériaux}}
+[[Catégorie:Synthèse des polymères]]
-===Réactifs de post-modification polyfonctionnels===
-* La réticulation des [[polyester]]s insaturés (UP) avec des [[Vinyle|monomères vinyliques]] surtout le [[styrène]] donne des [[thermodurcissable|polymères thermodurs]].