Classification d'un polymère

Selon leur origine

• Polymères naturels (Biopolymères) :

Bio-monomères	Bio-oligomères	Biopolymères	Polymérisation	Liaison covalente
Acide aminés	Oligopeptides	Polypeptides, protéines	Polycondensation	Liaison peptidique
Monosaccharides	Oligosaccharides	Polysaccharides	Polycondensation	Liaison osidique
Isoprène	Terpènes	Polyterpènes : cis-1,4-polyisoprène Caoutchouc naturel et trans-1,4-polyisoprène gutta-percha	Polyaddition
Nucléotides	Oligonucléotides	Polynucléotides, acides nucléiques, ARN ou ADN)		Liaison phosphodiester

• Polymères artificiels : ces polymères sont obtenus par modification chimique d'un polymère naturel d'origine :
  • végétale : la cellulose est extraite, entre autres, du bois et du coton puis transformée en esters de cellulose, éthers de cellulose...
  • animale : la caséine du lait mélangée au formaldéhyde donne la galalithe...
• Polymères synthétiques : polymères préparés par polymérisation de molécules monomères : polystyrène, polyisoprène synthétique...

Selon la composition chimique de leur chaîne squelettique

Les liaisons covalentes constituant le squelette macromoléculaire peuvent être des liaisons :

• organiques carbone-carbone :
  • les polyoléfines (ou polyalcènes)
  • les polyalcadiènes polymères de diènes :
    • le polybutadiène -[CH=CHCH₂CH₂]- et ses copolymères : polybutadiène hydroxytéléchélique (PBHT), poly(acrylonitrile-co-butadiène) (caoutchouc nitrile), poly(styrène-co-butadiène) (SBR), poly(styrène-bloc-butadiène) (SBS), poly(acrylonitrile-co-butadiène-co-styrène) (ABS),
    • polyisoprène (IR), polychloroprène, poly(styrène-co-acrylonitrile), polyacétylène, poly(isobutène-co-isoprène) (caoutchouc butyle),
  • les polymères acryliques :
    • polyacryliques : -[(ROCO)CHCH₂]- : poly(acide acrylique) (PAA), polyacrylates, polyacrylamide (PAM), polyacrylates d'alkyles (polyacrylate de méthyle (PMA), polyacrylate d'éthyle (PEA), polyacrylate de butyle (PBA)),
    • polyméthacryliques : -[(ROCO)C(Me)CH₂]- : poly(acide méthacrylique) (PMA) et polyméthacrylates,
  • les polymères vinyliques :
    • polyvinyles éthers : -[ROCHCH₂]- : polyvinyle méthyle éther (PMVE), polyvinyle éthyle éther, polyvinyle isobutyle éther,
    • polyvinyles alcools : alcool polyvinylique (PVAL) -[HOCHCH₂]- ,
    • polyvinyles cétones : -[RCOCHCH₂]- : polyvinyle méthyle cétone,
    • polyvinyles halogénés : -[CR₂CR₂]- avec R pouvant être un H ou un X (Halogène) :
      • polyvinyles chlorés : polychlorure de vinyle (PVC); polychlorure de vinyle surchloré (PVC-C); polychlorure de vinylidène (PVDC),
      • polyvinyles fluorés : polytétrafluoroéthylène (PTFE), polyfluorure de vinyle (PVF); polyfluorure de vinylidène (PVDF), éthylène tétrafluoroéthylène (ETFE), perfluoroalkoxy (PFA),
    • polyvinyles nitrilés : polyacrylonitrile (PAN) -[NCCHCH₂]- ,
    • polyvinyles esters : -[RCOOCHCH₂]- : polyacétate de vinyle (PVAc),
    • polyvinyles acétals : polyvinyle de butyral (PVB), polyvinyle de formal,
    • polyvinylpyridine,
    • poly vinyl pyrrolidone (PVP),
  • les polymères styréniques : polystyrène (PS) -[C₆H₆CHCH₂]-,
  • les polyarylénealkylène : -[-Ar-(CH₂)_n]-,...

• organiques carbone-hétéroatome : Les familles de polymères les plus connues sont classées ci-dessous selon le groupe fonctionnel constituant leur chaîne squelettique :
  • oxygène : polycétones, polyéthers, polyesters, polycarbonates, polyanhydrides,
  • azote : polyamines, polyimines,
  • oxygène-azote : polyamides, polyimides, polyuréthanes, polyurées,
  • oxygène-soufre : polysulfones,...

• inorganiques :

Selon leur masse moléculaire

• Oligomères : masse moléculaire inférieure à 2 000 g/mol.
• Polymères : masse moléculaire supérieure à 2 000 g/mol.

Selon le nombre de type d'unités répétitives

• Les homopolymères : ce sont des polymères composés d'un seul type d'unité répétitive. La présence d'une seule unité résulte le plus souvent de la polymérisation d'un seul type de monomère : polyéthylène, polystyrène...
• Les copolymères : ce sont des polymères composés d'au moins deux types d'unités répétitives. Ces matériaux possèdent des propriétés physico-chimiques et mécaniques intermédiaires avec celles obtenues sur les homopolymères correspondants : ABS...

Selon la régularité de l'enchaînement de motifs

• tête à queue : CH₂-CH-R - CH₂-CH-R : cas le plus fréquent.
• tête à tête : R-CH-CH₂ - CH₂-CH-R
• queue à queue : CH₂-CH-R - R-CH-CH₂

Selon leurs propriétés thermomécaniques

• Les polymères thermoplastiques : ce sont des polymères linéaires (ou monodimensionnels), issus de la polymérisation de monomères bivalents. Les unités monomères sont liées de façon covalente. Ils deviennent malléables quand ils sont chauffés, ce qui permet leur mise en forme.
• Les polymères thermodurcissables : ils durcissent de façon irréversible sous l'action de la chaleur et/ou par ajout d'un réactif, les liaisons covalentes se développent dans les trois dimensions, ce sont des polymères tridimensionnels.
• Élastomères : selon le type de réticulation, les élastomères sont classés en deux familles :
  • élastomères thermodurcissables : faible réticulation avec des liaisons covalentes ;
  • élastomères thermoplastiques (TPE)  : faible réticulation avec des liaisons non covalentes comme les liaisons hydrogène.

Selon l'architecture de leur chaîne

Selon le type d'enchaînement des unités répétitives, les polymères non réticulés avec des liaisons covalentes, peuvent être classés en :

• polymères non branchés :
  • polymères linéaires,
  • polymères cycliques ;
• polymères branchés (ou ramifiés) :
  • polymères linéaires branchés : la chaîne linéaire présente des ramifications. Ces ramifications peuvent être :
    • aléatoires,
    • systématiques et régulières : polymères en peigne, polymères en brosse, etc.,
    • dendritiques : en anglais dendronized polymer ;
  • polymères globulaires : les ramifications émanent du centre (ou pseudo-centre) du polymère. Ces ramifications peuvent être :
    • sans ramifications secondaires : polymères en étoile,
    • avec ramification secondaires et donc dendritiques :
      • aléatoires : polymères hyperbranchés,
      • systématiques et régulières : dendrimères.

Selon leur état physique

Un polymère peut se présenter à température ambiante à l'état liquide (plus ou moins visqueux) ou solide.

Selon leur cristallinité

• Polymères amorphes : cas le plus fréquent.
• Polymères semi-cristallins.

Le tableau suivant compare ces deux familles de polymères.

Paramètres	Polymères amorphes	Polymères semi-cristallins
Structure du polymère	Inorganisés : chaînes très ramifiées, désordonnées ou en pelotes	Organisées : chaînes alignées, ordonnées et symétriques
Propriétés mécaniques	Tenue au fluage et au choc, difficile à étirer (peu de fibres ou de films)	Résistance à la fatigue dynamique, bonnes propriétés d'écoulement (possibilité de fabriquer des fibres et des films)
Propriétés optiques	Transparents quand ils ne sont pas modifiés, chargés ou colorés	Translucides ou opaques
Propriétés thermiques		Point de fusion franc
Propriétés chimiques		Bonne tenue chimique en particulier aux hydrocarbures et solvants
Domaine de température d'utilisation	< Tg	Entre Tg et température de fusion (Tf)
Domaine de température de déformation	> Tg	> Tf
Exemples	PMMA	PP, PEhd, PET

Selon le nombre de liaisons entre les unités constitutives

• Polymères monocaténaires : les unités constitutives adjacentes sont connectées entre elles par deux atomes, un d'un coté et un de l'autre coté de chaque unité constitutive.
• Polymères bicaténaires : les unités constitutives adjacentes sont connectées entre elles par trois ou quatre atomes, deux d'un coté et un ou deux de l'autre coté de chaque unité constitutive.
  • Polymères spiraniques : les unités constitutives adjacentes sont connectées entre elles par trois atomes, deux d'un coté et un de l'autre coté de chaque unité constitutive.
  • Polymères en échelle : les unités constitutives adjacentes sont connectées entre elles par quatre atomes, deux d'un coté et deux de l'autre coté de chaque unité constitutive.
• Polymères multicaténaires (n-caténaires) : les unités constitutives adjacentes sont connectées entre elles par plus de quatre atomes, plus que deux sur au moins un coté de chaque unité constitutive.

Selon l'aromaticité de leur chaîne squelettique

• Polymères aliphatiques : fabriqués à partir de monomères aliphatiques
• Polymères semi-aromatiques : fabriqués à partir d'un mélange de monomères aliphatiques et aromatiques
• Polymères aromatiques (les polyaromatiques) : fabriqués à partir de monomères aromatiques

L'augmentation de l'aromaticité des polymères augmente leur résistance :

• mécanique : chocs, usure, fluage, frottements, etc. ;
• thermique :
  • diminution du coefficient de dilatation, d'où la diminution du retrait au moulage,
  • augmentation de la résistance au feu ;
  • augmentation de la température de transition vitreuse
  • augmentation de la température de dégradation
• chimique : solvants...

Les polymères semi-aromatiques ont des températures de fusion élevées et donc leur mise en œuvre se fait à des températures plus élevées que celles utilisées pour les polymères aliphatiques.

Les polymères aromatiques n'ont généralement pas de point de fusion ce qui rend leur mise en œuvre encore plus difficile.

Selon leur stéréorégularité

• Polymères stéréo-irréguliers ou atactiques : les substituants sont positionnés aléatoirement.
• Polymères stéréoréguliers :
  • Polymères isotactiques : tous les substituants sont du même côté de la chaîne.
  • Polymères syndiotactiques : les substituants sont répartis alternativement d'un côté et de l'autre de la chaîne.

Selon leur charge ionique

• Polymères non chargés : cas le plus fréquent.
• Polymères ioniques.

Selon leur conductivité thermique et/ou électrique

• Polymères isolants : cas le plus fréquent.
• Polymères semi-conducteurs.
• Polymères conducteurs.

Selon leur stabilité thermique

• Polymères thermolabiles : cas le plus fréquent.
• Polymères thermostables.

Voir aussi

• Polymérisation
• Modification chimique des polymères
• Procédé de polymérisation

Références

Modèle:Palette matériaux polymères