« Polymérisation coordinative » : différence entre les versions

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La '''polymérisation coordinative''' est un type de [[polymérisation en chaîne]]. L’'''amorçage''' a lieu grâce à un complexe [[Composé organométallique|organométallique]] des [[métal de transition|métaux de transition]] tel le [[titane]] ou le [[zirconium]] et la '''propagation''' se fait au niveau d’un centre actif qui est un complexe de coordination entre le monomère et le métal de transition<ref>{{ouvrage | langue=en | titre=Polymer science and technology | année=2000 | auteur=Robert Oboigbaotor Ebewele | éditeur=Crc Pr Inc | isbn=978-0849389399}}</ref>{{,}}<ref>{{ouvrage | langue=en | titre=Kent and Riegel's handbook of industrial chemistry and biotechnology | éditeur=Springer US | volume=1 | année=2007 | nom1=Emil Raymond Riegel | nom2=James Albert Kent | isbn=978-0387278421}}</ref>. Le centre actif est généralement '''anionique''' et plus rarement '''cationique'''.
La '''polymérisation coordinative''' est un type de [[polymérisation en chaîne]]. L’''amorçage'' a lieu grâce à un complexe [[Composé organométallique|organométallique]] des [[métal de transition|métaux de transition]], tel le [[titane]] ou le [[zirconium]], et la ''propagation'' se fait au niveau d’un [[centre actif]] qui est un complexe de coordination entre le [[monomère]] et le métal de transition<ref>{{ouvrage | langue=en | titre=Polymer science and technology | année=2000 | auteur=Robert Oboigbaotor Ebewele | éditeur=[[CRC Press]] | isbn=978-0849389399}}</ref>{{,}}<ref>{{ouvrage | langue=en | titre=Kent and Riegel's handbook of industrial chemistry and biotechnology | éditeur=Springer US | volume=1 | année=2007 | nom1=Emil Raymond Riegel | nom2=James Albert Kent | isbn=978-0387278421}}</ref>. Le centre actif est généralement ''anionique'' et plus rarement ''cationique''.


Le développement de cette méthode de [[polymérisation]] a débuté dans les années 1950 avec la [[catalyse hétérogène]] de [[Karl Ziegler|Ziegler]]-[[Giulio Natta|Natta]] basée sur le [[catalyseur]] [[tétrachlorure de titane]] et un co-catalyseur d’[[aluminium]] comme le [[méthylaluminoxane]].
Le développement de cette méthode de [[polymérisation]] a débuté dans les années 1950 avec la [[catalyse hétérogène]] de [[Karl Ziegler|Ziegler]]-[[Giulio Natta|Natta]] basée sur le [[Catalyse|catalyseur]] [[tétrachlorure de titane]] et un co-catalyseur d’[[aluminium]] comme le [[méthylaluminoxane]].


== Monomères et polymères ==
== Monomères et polymères ==
Les [[monomère]]s typiquement utilisés sont des '''monomères non polaires''' comme l’[[éthylène]] et le [[propylène]]. Le développement de polymérisations coordinatives permettant des copolymérisations avec des '''monomères polaires''' est plus récent<ref>{{article|langue=en|doi=10.1021/cr900079r|pmid=19807133|titre=Coordination−Insertion Copolymerization of Fundamental Polar Monomers|année=2009|nom1=Akifumi Nakamura|nom2=Shingo Ito|nom3=Kyoko Nozaki|journal=Chemical Reviews|volume=109|numéro=11|pages=5215}}</ref>. Des exemples de ce type de monomères sont le méthyle vinyle cétone<ref>{{article|langue=en|doi=10.1021/ja953247i|titre=Copolymerization of Ethylene and Propylene with Functionalized Vinyl Monomers by Palladium(II) Catalysts|année=1996|nom1=Lynda K. Johnson|nom2=Stefan Mecking|nom3=Maurice Brookhart|journal=Journal of the American Chemical Society|volume=118|pages=267}}</ref>, le [[méthyle acrylate]]<ref>{{article|langue=en|doi=10.1039/b111252j|titre=Palladium catalysed copolymerisation of ethene with alkylacrylates: polar comonomer built into the linear polymer chainElectronic supplementary information (ESI) available: NMR data for entries 1, 9, 10, 12 and size exclusion chromatographic data for entries 1, 3, 8, 12|année=2002|nom1=Eite Drent|nom2=Rudmer Van Dijk|nom3=Roel Van Ginkel|nom4=Bart Van Oort|nom5=Robert I. Pugh|journal=Chemical Communications|pages=744|numéro=7}}, voir [http://www.rsc.org/suppdata/cc/b1/b111252j/ les données supplémentaires]</ref> et l'[[acrylonitrile]]<ref>{{article|langue=en|doi=10.1021/ja0725504|pmid=17595086|titre=Formation of Linear Copolymers of Ethylene and Acrylonitrile Catalyzed by Phosphine Sulfonate Palladium Complexes|année=2007|nom1=Takuya Kochi|nom2=Shusuke Noda|nom3=Kenji Yoshimura|nom4=Kyoko Nozaki|journal=Journal of the American Chemical Society|volume=129|numéro=29|pages=8948}}</ref>.
Les monomères typiquement utilisés sont des ''monomères non polaires'' comme l’[[éthylène]] et le [[propylène]]. Le développement de polymérisations coordinatives permettant des [[Copolymère|copolymérisations]] avec des ''monomères polaires'' est plus récent<ref>{{article|langue=en|doi=10.1021/cr900079r|pmid=19807133|titre=Coordination−Insertion Copolymerization of Fundamental Polar Monomers|année=2009|nom1=Akifumi Nakamura|nom2=Shingo Ito|nom3=Kyoko Nozaki|journal=Chemical Reviews|volume=109|numéro=11|pages=5 215}}</ref>. Des exemples de ce type de monomères sont le méthyle vinyle cétone<ref>{{article|langue=en|doi=10.1021/ja953247i|titre=Copolymerization of Ethylene and Propylene with Functionalized Vinyl Monomers by Palladium(II) Catalysts|année=1996|nom1=Lynda K. Johnson|nom2=Stefan Mecking|nom3=Maurice Brookhart|journal=Journal of the American Chemical Society|volume=118|pages=267}}</ref>, le [[méthyle acrylate]]<ref>{{article|langue=en|doi=10.1039/b111252j|titre=Palladium catalysed copolymerisation of ethene with alkylacrylates: polar comonomer built into the linear polymer chainElectronic supplementary information (ESI) available: NMR data for entries 1, 9, 10, 12 and size exclusion chromatographic data for entries 1, 3, 8, 12|année=2002|nom1=Eite Drent|nom2=Rudmer Van Dijk|nom3=Roel Van Ginkel|nom4=Bart Van Oort|nom5=Robert I. Pugh|journal=Chemical Communications|pages=744|numéro=7}}, voir [http://www.rsc.org/suppdata/cc/b1/b111252j/ les données supplémentaires]</ref> et l'[[acrylonitrile]]<ref>{{article|langue=en|doi=10.1021/ja0725504|pmid=17595086|titre=Formation of Linear Copolymers of Ethylene and Acrylonitrile Catalyzed by Phosphine Sulfonate Palladium Complexes|année=2007|nom1=Takuya Kochi|nom2=Shusuke Noda|nom3=Kenji Yoshimura|nom4=Kyoko Nozaki|journal=Journal of the American Chemical Society|volume=129|numéro=29|pages=8 948}}</ref>.


Les polymères fabriqués par polymérisation coordinative sont différents types de [[polyéthylène]] et des [[vinyle|polymères vinyliques]] comme le [[polypropylène]] et le [[polystyrène]].
Les polymères fabriqués par polymérisation coordinative sont différents types de [[polyéthylène]] et des [[vinyle|polymères vinyliques]] comme le [[polypropylène]] et le [[polystyrène]].


== Polymérisation ==
== Typologie ==
Les polymérisations coordinatives les plus connues sont<ref>{{ouvrage | titre=L'indispensable en polymères | nom1=Geneviève M.L. Dumas | nom2=Roger I. Ben Aïm | éditeur=Bréal | année=2008 | passage=42-47 | isbn=978-2-7495-0709-5}}</ref> :
Les polymérisations coordinatives les plus connues sont<ref>{{ouvrage | titre=L'indispensable en polymères | nom1=Geneviève M.L. Dumas | nom2=Roger I. Ben Aïm | éditeur=Bréal | année=2008 | passage=42-47 | isbn=978-2-7495-0709-5}}</ref> :
* la polymérisation par les catalyseurs Ziegler-Natta : concerne la plupart des [[polyoléfine]]s : [[polyéthylène haute densité]] (PE-HD), [[polyéthylène à basse densité linéaire]] (PE-BDL), polypropylène isotactique (iPP) et polystyrène isotactique (iPS) ;
* la polymérisation par les catalyseurs « ''Ziegler-Natta'' » : concerne la plupart des [[polyoléfine]]s : [[polyéthylène haute densité]] (PE-HD), [[polyéthylène à basse densité linéaire]] (PE-BDL), polypropylène isotactique (iPP) et polystyrène isotactique (iPS) ;
* la polymérisation par catalyse avec un [[métallocène]] : polypropylène syndiotactique (sPP) et polystyrène syndiotactique (sPS) ;
* la polymérisation par catalyse avec un ''[[métallocène]]'' : [[plastomère]]s, polypropylène syndiotactique (sPP) et polystyrène syndiotactique (sPS) ;
* la polymérisation par les catalyseur Phillips ;
* la polymérisation par les catalyseurs ''[[ConocoPhillips|Phillips]]'' ;
* la polymérisation par [[Métathèse des alcènes|métathèse]].
* la polymérisation par ''[[Métathèse des alcènes|métathèse]]''.


== Caractéristiques des polymères ==
== Caractéristiques des polymères ==
La polymérisation coordinative a un impact très important sur les propriétés des polymères formés :
La polymérisation coordinative a un impact très important sur les propriétés des polymères formés :
* linéarité et [[Grandeurs caractéristiques des polymères#Les différentes masses molaires moyennes|masse molaire]] : contrairement au [[polyéthylène basse densité]] (PE-BD) qui est obtenu par [[polymérisation radicalaire]] et qui est très [[polymère ramifié|ramifié]], les polymères fabriqués par polymérisation coordinative comme le PE-HD et le PE-BDL sont linéaires ou très peu ramifiés et peuvent avoir une masse molaire élevée :
* linéarité et [[Grandeurs caractéristiques des polymères#Les différentes masses molaires moyennes|masse molaire]] : contrairement au [[polyéthylène basse densité]] (PE-BD) qui est obtenu par [[polymérisation radicalaire]] et qui est très [[polymère ramifié|ramifié]], les polymères fabriqués par polymérisation coordinative comme le PE-HD et le PE-BDL sont linéaires ou très peu ramifiés et peuvent avoir une masse molaire élevée ;
* [[stéréorégularité]] : contrairement aux polypropylènes et polystyrènes fabriqués par polymérisation radicalaire et qui sont isotactiques, les polymères fabriqués par polymérisation coordinative comme les iPP, sPP, iPS et sPS sont stéréoréguliers et peuvent donc être isotactiques ou syndiotactiques.
* [[Tacticité|stéréorégularité]] : contrairement aux polypropylènes et polystyrènes fabriqués par polymérisation radicalaire et qui sont isotactiques, les polymères fabriqués par polymérisation coordinative comme les iPP, sPP, iPS et sPS sont stéréoréguliers et peuvent donc être isotactiques ou syndiotactiques.


La linéarité et la stéréorégularité permettent la formation de polymères semi-cristallins.
La linéarité et la stéréorégularité permettent la formation de polymères [[Taux de cristallinité|semi-cristallins]].


== Références ==
== Références ==
{{references}}
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{{Palette Matériaux polymères}}
{{Palette Matériaux polymères}}

Version du 25 mars 2012 à 01:20

La polymérisation coordinative est un type de polymérisation en chaîne. L’amorçage a lieu grâce à un complexe organométallique des métaux de transition, tel le titane ou le zirconium, et la propagation se fait au niveau d’un centre actif qui est un complexe de coordination entre le monomère et le métal de transition[1],[2]. Le centre actif est généralement anionique et plus rarement cationique.

Le développement de cette méthode de polymérisation a débuté dans les années 1950 avec la catalyse hétérogène de Ziegler-Natta basée sur le catalyseur tétrachlorure de titane et un co-catalyseur d’aluminium comme le méthylaluminoxane.

Monomères et polymères

Les monomères typiquement utilisés sont des monomères non polaires comme l’éthylène et le propylène. Le développement de polymérisations coordinatives permettant des copolymérisations avec des monomères polaires est plus récent[3]. Des exemples de ce type de monomères sont le méthyle vinyle cétone[4], le méthyle acrylate[5] et l'acrylonitrile[6].

Les polymères fabriqués par polymérisation coordinative sont différents types de polyéthylène et des polymères vinyliques comme le polypropylène et le polystyrène.

Typologie

Les polymérisations coordinatives les plus connues sont[7] :

Caractéristiques des polymères

La polymérisation coordinative a un impact très important sur les propriétés des polymères formés :

  • linéarité et masse molaire : contrairement au polyéthylène basse densité (PE-BD) qui est obtenu par polymérisation radicalaire et qui est très ramifié, les polymères fabriqués par polymérisation coordinative comme le PE-HD et le PE-BDL sont linéaires ou très peu ramifiés et peuvent avoir une masse molaire élevée ;
  • stéréorégularité : contrairement aux polypropylènes et polystyrènes fabriqués par polymérisation radicalaire et qui sont isotactiques, les polymères fabriqués par polymérisation coordinative comme les iPP, sPP, iPS et sPS sont stéréoréguliers et peuvent donc être isotactiques ou syndiotactiques.

La linéarité et la stéréorégularité permettent la formation de polymères semi-cristallins.

Références

  1. ↑ (en) Robert Oboigbaotor Ebewele, Polymer science and technology, CRC Press, (ISBN 978-0849389399)
  2. ↑ (en) Emil Raymond Riegel et James Albert Kent, Kent and Riegel's handbook of industrial chemistry and biotechnology, vol. 1, Springer US, (ISBN 978-0387278421)
  3. ↑ (en) Akifumi Nakamura, Shingo Ito et Kyoko Nozaki, « Coordination−Insertion Copolymerization of Fundamental Polar Monomers », Chemical Reviews, vol. 109, no 11,‎ , p. 5 215 (PMID 19807133, DOI 10.1021/cr900079r)
  4. ↑ (en) Lynda K. Johnson, Stefan Mecking et Maurice Brookhart, « Copolymerization of Ethylene and Propylene with Functionalized Vinyl Monomers by Palladium(II) Catalysts », Journal of the American Chemical Society, vol. 118,‎ , p. 267 (DOI 10.1021/ja953247i)
  5. ↑ (en) Eite Drent, Rudmer Van Dijk, Roel Van Ginkel, Bart Van Oort et Robert I. Pugh, « Palladium catalysed copolymerisation of ethene with alkylacrylates: polar comonomer built into the linear polymer chainElectronic supplementary information (ESI) available: NMR data for entries 1, 9, 10, 12 and size exclusion chromatographic data for entries 1, 3, 8, 12 », Chemical Communications, no 7,‎ , p. 744 (DOI 10.1039/b111252j), voir les données supplémentaires
  6. ↑ (en) Takuya Kochi, Shusuke Noda, Kenji Yoshimura et Kyoko Nozaki, « Formation of Linear Copolymers of Ethylene and Acrylonitrile Catalyzed by Phosphine Sulfonate Palladium Complexes », Journal of the American Chemical Society, vol. 129, no 29,‎ , p. 8 948 (PMID 17595086, DOI 10.1021/ja0725504)
  7. ↑ Geneviève M.L. Dumas et Roger I. Ben Aïm, L'indispensable en polymères, Bréal, (ISBN 978-2-7495-0709-5), p. 42-47


v · m
Polymères et dérivés
Généralités
Caractéristiques
Étude
Chimie macromoléculaire
Polymérisation
Composition et architecture
Propriétés spécifiques
Applications
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