« 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

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

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 de l'alcool polyvinylique avec un aldéhyde pour donner par exemple le polyvinyle de butyral,
  - 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

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

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

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 :
- 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

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

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

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 naturel à chaud en présence de soufre.

Modification des polymères synthétiques

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

Références

↑ (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

[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

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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 [[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.
-== Buts des modifications ==
+== Buts ==
 Les principaux buts des modifications chimiques des polymères sont :
 * créer des polymères avec des propriétés spécifiques ;
 * fabriquer des polymères dont les [[monomère]]s n'existent pas ou sont peu stables.
-== Processus de modification ==
+== Processus ==
-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...) ou sans variation de cette masse (quelques cyclisations, quelques réticulations...).
+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'''<ref>{{GoldBook|title=polymer cyclization|file=PT07143}}</ref> : la [[cyclisation]] des polymères est une réaction chimique qui mène à :
+* la '''cyclisation'''<ref>{{GoldBook|title=polymer cyclization|file=PT07143}}</ref> : la [[cyclisation]] des polymères est une réaction chimique qui mène à :
 ** 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 :
-*** cyclisation du [[polyacrylonitrile]], la cyclisation implique les groupes CN du polyacrylonitrile ;
+*** cyclisation du [[polyacrylonitrile]], la cyclisation implique les groupes CN du polyacrylonitrile,
-*** cyclisation de l'[[alcool polyvinylique]] avec un [[aldéhyde]] pour donner par exemple le [[polyvinyle de butyral]] ;
+*** cyclisation de l'[[alcool polyvinylique]] avec un [[aldéhyde]] pour donner par exemple le [[polyvinyle de butyral]],
-*** cyclisation des polyalcadiènes ayant des [[diène]]s [[Système conjugué|conjugués]], c’est le cas du [[polyisoprène]] et du [[polybutadiène]].
+*** 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. Exemples :
+** 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 ;
-*** cyclisation du [[polydiméthylsiloxane]].
+* 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 ==
-* '''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 (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 [[Clivage (chimie)|rupture de liaisons]] du squelette<ref>Dans cet article, les définitions de dépolymérisation et de coupure de chaîne proviennent du GLOSSAIRE DES TERMES DE BASE EN SCIENCE DES POLYMERES : http://www.gfp.asso.fr/enseignement/glossaire.pdf</ref>.
-== Exemples de modification ==
 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 ;
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 === 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 catalyseur.
+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 du polyacrylonitrile.
 * Cyclisation des polyalcadiènes ayant des diènes conjugués.
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 * Modification de la [[cellulose]] :
 ** Estérification : [[cellulose#Principaux dérivés|esters de cellulose]]
-** Ethérification : [[Ether de cellulose|éthers 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 ;
+** Estérification : [[phosphate]]s, [[acétate]]s et [[Acide adipique|adipates]] d'amidon
-** Ethérification : amidon hydroxypropylique, hydroxyéthylique.
+** Éthérification : amidon hydroxypropylique, hydroxyéthylique
 * Désacétylation de la [[chitine]] : [[chitosane]].
 ==== Modification des polymères synthétiques ====
-* La modification chimique du [[polyacétate de vinyle]] peut donner :
+* La modification chimique du [[polyacétate de vinyle|poly(acétate de vinyle)]] peut donner :
-** l'alcool polyvinylique : le polyacétate de vinyle est partiellement ou totalement hydrolysé pour donner l'alcool polyvinylique.
+** l'[[alcool polyvinylique]] : le poly(acétate de vinyle) est partiellement ou totalement hydrolysé pour donner l'alcool polyvinylique ;
-** le [[polyacétate phtalate de vinyle]] (PVAP) : le polyacétate de vinyle est partiellement hydrolysé puis estérifié avec l'[[acide phtalique]].
+** 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 de l'alcool polyvinylique peut donner :
-** le [[polynitrate de vinyle]] (PVN) : c'est un [[ester]] inorganique de l'[[acide nitrique]] et l'alcool polyvinylique.
+** le [[polynitrate de vinyle|poly(nitrate de vinyle)]] (PVN) : c'est un [[ester]] inorganique de l'[[acide nitrique]] et l'alcool polyvinylique ;
-** 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]].
+** les polyvinyl[[Acétal et cétal|acétals]] : ils sont préparés par la réaction entre un aldéhyde et l'alcool polyvinylique. Le [[poly(butyral vinylique)]] (PVB) et le [[poly(formal vinylique)]] (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]].
 * 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|center|700px|Exemple de modification chimique de la polyvinyleformamide pour donner 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]] (PVC) donne le [[polychlorure de vinyle surchloré]] (CPVC)
+* 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 groupements réactifs entre eux. On parle alors de '''post-réticulation'''.
+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]]
+* 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 [[colle polyester|polyesters insaturés]] (UP) avec des [[Vinyle|monomères vinyliques]] surtout le [[styrène]] donne des [[thermodurcissable|polymères thermodurs]].
+* La réticulation des [[polyester]]s insaturés (UP) avec des monomères [[Vinyle|vinyliques]], surtout le [[styrène]], donne des polymères [[thermodurcissable]]s.
 == Références ==