Polymères (Ch2Polym)

Objectifs :

Les polymères, qui constituent les matières plastiques, sont des macromolécules obtenues le plus souvent à partir de molécules simples issues de la pétrochimie. Le cours aborde les principales méthodes de polymérisation. Les aspects physico-chimiques de ces réactions ainsi que les propriétés des matériaux obtenus sont introduits de manière conjointe aux aspects purements synthétiques.

Compétences :

connaissances scientifiques et rigueur
Capacité de compréhension face à un problème
Capacité d'élaboration d'une réponse à un problème

Prérequis :

Chimie organique (1ère année)

Chimie générale (1ère année)

Contenu du cours :

Chapitre 1 : Généralités

Origine des polymères - Notion de polymère - Monomères et fonctionnalité - Configurations des chaînes macromoléculaires - Mécanismes de polymérisation - Masse moléculaire et distribution

Chapitre 2 : Polymères à l'état solide

Liaisons et interactions secondaires - Thermoplastiques, thermodurcissables et élastomères - Polymères amorphes et cristallins - Etats physiques et transitions de phases : Tg et Tm - Détermination de la cristallinité.

Chapitre 3 : Polycondensations

Principaux polycondensats - Fonctionnalité des monomères - Principaux polymères - Cinétique des polycondensations linéaires - Statistique des polycondensations linéaires - Contrôle des masses moléculaires des polycondensats linéaires.

Chapitre 4 : Analyses physiques

Méthodes thermiques : DSC et thermogravimétrie - Propriétés mécaniques : élasticité, extension, cisaillement, courbes contrainte-déformation - Module - Courbes isochrones - Courbes maîtresses ou pilotes - Equivalence t / T.

Chapitre 5 : Polymérisation anionique

Principaux monomères - Espèces actives - Mécanisme de la polymérisation anionique - Cinétique de la polymérisation anionique - Polymérisation vivante - Contrôle de la structure des chaînes - Copolymères séquencés - Stéréosélectivité.

Chapitre 6 : Polymérisation cationique

Principaux monomères - Amorceurs - Mécanisme de la polymérisation cationique - Cinétique de la polymérisation cationique - Isomérisations - Application industrielle : le caoutchouc butyle.

Chapitre 7 : Détermination des masses moléculaires

Analyse des bouts de chaîne - Mesures des propriétés colligatives - Viscosimétrie capillaire - Relation de Mark-Houwink - Chromatographie sur gel perméable - Étalonnage spécifique - Étalonnage universel - Diffusion lumineuse - Spectrométrie de masse.

Chapitre 8 : Polymérisation radicalaire

Principaux polymères - Mécanisme de la polymérisation radicalaire - Cinétique de la polymérisation radicalaire - Réactions radicaux-molécules - Transferts de chaînes et inhibition - Degré de polymérisation et chaîne cinétique - Méthodes de polymérisations radicalaires.

Chapitre 9 : Polymérisation des olefines par les complexes de métaux de transition

Catalyseurs Ziegler-Natta hétérogènes, supportés et homogènes - Mécanisme d'amorçage et de propagation - Polymérisation de l'éthylène par le procédé Phillips - Polymérisation des cyclooléfines par métathèse - Principaux types de polymères : polypropylène isotactique, polyéthylène, copolymères éthylène-propylène, polydiènes.

Chapitre 10 : Copolymérisation

Mélanges de polymères - Copolymères - Composition des copolymères statistiques radicalaires - Equation de copolymérisation - Rapports de réactivité - Copolymérisation azéotropique - Copolymérisation idéale - Copolymérisations non-idéales - Structure chimique et réactivité des monomères.

Méthode d'enseignement :

Exposés      

Lectures recommandées :

- BILLMEYER, F.W.

Textbook of Polymer Science, Wiley, 1984

- MERCIER, J.P.

Chimie des Polymères, Traité des matériaux (vol. 13), Presses Romandes

- FONTANILLE, M., GNANOU, Y.

Chimie et Physico-chimie des Polymères, Dunod, 2004

- STEVENS, M.P.

Polymer Chemistry, Oxford University Press, 1999

Méthode d'évaluation :

Examen écrit