Polyoléfine - Polyolefin
Une polyoléfine est un type de polymère de formule générale (CH 2 CHR) n . Ils sont dérivés d'une poignée d'oléfines simples ( alcènes ). Au sens commercial, le polyéthylène et le polypropylène sont dominants . Les polyoléfines plus spécialisées comprennent le polybutène , le polyisobutylène et le polyméthylpentène . Une myriade de copolymères est connue. Ce sont toutes des huiles ou solides incolores ou blancs. Le nom polyoléfine indique l'oléfine dominante à partir de laquelle ils sont préparés, c'est-à-dire l' éthylène , le propylène , le butène , l' isobutène et le 4-méthyl-1-pentène . Les polyoléfines ne sont cependant pas des oléfines. Les polyoléfines sont à la base de nombreuses industries chimiques.
Polyoléfines industrielles
La plupart des polyoléfines sont fabriquées en traitant le monomère avec des catalyseurs contenant du métal. La réaction est fortement exothermique.
Traditionnellement, les catalyseurs Ziegler-Natta sont utilisés. Nommés d'après les prix Nobel Karl Ziegler et Giulio Natta , ces catalyseurs sont préparés en traitant des chlorures de titane avec des composés organoaluminiques , tels que le triéthylaluminium . Dans certains cas, le catalyseur est insoluble et est utilisé sous forme de suspension. Dans le cas du polyéthylène, des catalyseurs Phillips contenant du chrome sont souvent utilisés. Les catalyseurs de Kaminsky sont encore une autre famille de catalyseurs qui se prêtent à des changements systématiques pour modifier la tacticité du polymère, particulièrement applicable au polypropylène .
- Polyoléfines thermoplastiques
- polyéthylène basse densité (LDPE), polyéthylène basse densité linéaire (LLDPE), polyéthylène très basse densité (VLDPE), polyéthylène ultra basse densité (ULDPE), polyéthylène moyenne densité (MDPE), polypropylène (PP), polyméthylpentène (PMP), polybutène-1 (PB-1); copolymères éthylène-octène, PP stéréobloc, copolymères séquencés oléfine, copolymères propylène-butane;
- Elastomères polyoléfiniques (POE)
- polyisobutylène (PIB), poly(a-oléfine)s, caoutchouc éthylène propylène (EPR), caoutchouc éthylène propylène diène monomère (classe M) (caoutchouc EPDM).
Propriétés
Les propriétés des polyoléfines vont des solides liquides aux solides rigides et sont principalement déterminées par leur poids moléculaire et leur degré de cristallinité. Les degrés de cristallinité des polyoléfines vont de 0 % (liquide) à 60 % ou plus (plastiques rigides). La cristallinité est principalement régie par les longueurs des séquences cristallisables du polymère établies pendant la polymérisation . Les exemples incluent l'ajout d'un faible pourcentage de comonomère comme le 1-hexène ou le 1-octène pendant la polymérisation de l' éthylène , ou des insertions irrégulières occasionnelles (défauts "stéréo" ou "regio") pendant la polymérisation du propylène isotactique . La capacité du polymère à cristalliser à des degrés élevés diminue avec l'augmentation de la teneur en défauts.
De faibles degrés de cristallinité (0 à 20 %) sont associés à des propriétés de type liquide à élastomère. Des degrés de cristallinité intermédiaires (20 à 50 %) sont associés aux thermoplastiques ductiles, et des degrés de cristallinité supérieurs à 50 % sont associés aux plastiques rigides et parfois cassants.
Les surfaces en polyoléfine ne sont pas assemblées efficacement par soudage au solvant car elles ont une excellente résistance chimique et ne sont pas affectées par les solvants courants. Ils peuvent être collés après traitement de surface (ils ont intrinsèquement de très faibles énergies de surface et ne mouillent pas bien (le processus d'être recouvert et rempli de résine )), et par certaines superglues ( cyanoacrylates ) et réactif (méth) acrylate colles. Ils sont extrêmement inertes chimiquement mais présentent une résistance moindre à des températures plus basses et plus élevées. De ce fait, le soudage thermique est une technique de collage courante.
Pratiquement toutes les polyoléfines qui ont une importance pratique ou commerciale sont des poly- alpha- oléfines (ou poly-α-oléfines ou polyalphaoléfines, parfois abrégées en PAO ), un polymère fabriqué en polymérisant une alpha- oléfine . Une alpha- oléfine (ou α-oléfine) est un alcène où la double liaison carbone-carbone commence à l'atome de carbone , c'est-à-dire que la double liaison se situe entre les carbones #1 et #2 de la molécule . Les alpha-oléfines telles que le 1-hexène peuvent être utilisées comme comonomères pour donner un polymère à ramification alkyle (voir la structure chimique ci-dessous), bien que le 1-décène soit le plus couramment utilisé pour les huiles de base lubrifiantes.
De nombreuses poly-alpha-oléfines ont des groupes de ramification alkyle flexibles sur un carbone sur deux de leur chaîne principale de polymère. Ces groupes alkyle, qui peuvent se former dans de nombreuses conformations , rendent très difficile pour les molécules de polymère de s'aligner côte à côte de manière ordonnée. Cela se traduit par une surface de contact plus faible entre les molécules et diminue les interactions intermoléculaires entre les molécules. Par conséquent, de nombreuses poly-alpha-oléfines ne cristallisent pas ou ne se solidifient pas facilement et peuvent rester des liquides huileux et visqueux même à des températures plus basses . Les poly- alpha- oléfines de bas poids moléculaire sont utiles comme lubrifiants synthétiques tels que les huiles de moteur synthétiques pour véhicules et peuvent être utilisées sur une large plage de températures.
Même les polyéthylènes copolymérisés avec une petite quantité d'alpha-oléfines (telles que le 1-hexène , le 1-octène ou plus) sont plus flexibles que le simple polyéthylène haute densité à chaîne droite, qui n'a pas de ramification. Les groupes ramifiés méthyle sur un polymère de polypropylène ne sont pas assez longs pour rendre le polypropylène commercial typique plus flexible que le polyéthylène.
Les usages
En se concentrant sur le polyéthylène, les principales applications du HDPE sont le film (emballage de marchandises), le moulage par soufflage (par exemple, les conteneurs de liquide, par exemple, les bouteilles d'eau de Javel), le moulage par injection (par exemple, les jouets, les bouchons à vis), le revêtement par extrusion (par exemple, le revêtement sur le lait cartons), canalisations de distribution d'eau et de gaz, isolation des câbles téléphoniques. Isolation des fils et des câbles. Le LLPE est principalement (70%) utilisé pour le film.
Les principales applications du polypropylène sont le moulage par injection, les fibres et les films.
Comparé au polyéthylène, le polypropylène est plus rigide mais moins sujet à la rupture. Il est moins dense mais présente une plus grande résistance chimique.