ÉLASTOMÈRES ou CAOUTCHOUCS

Les différentes familles d'élastomères

On compte une vingtaine de familles d'élastomères et dans certaines de ces familles dix à vingt grades différents. C'est dire que les méthodes actuelles de polymérisation permettent, de plus en plus, la fabrication de produits sur mesure répondant à la fois aux problèmes de mise en œuvre et aux propriétés recherchées.

La classification courante consiste à séparer les caoutchoucs en trois catégories (les sigles utilisés sont ceux qui sont recommandés par la norme ISO 1629 de 1995) :

– les caoutchoucs à usages généraux, qui sont représentés par le caoutchouc naturel (NR) et le polyisoprène de synthèse (IR), les copolymères de butadiène styrène (SBR) et les polybutadiènes (BR) ;

– les caoutchoucs spéciaux, qui sont les co- ou terpolymères d'éthylène propylène et diène (EPM et EPDM), les copolymères d'isobutylène isoprène, chlorés ou bromés (IIR, BIIR, CIIR), les copolymères de butadiène acrylonitrile (NBR), et les polychloroprènes (CR) ;

– les caoutchoucs très spéciaux, qui rassemblent les caoutchoucs de silicone (VMQ, FVMQ), les élastomères fluorés (FKM), les polyéthylènes chlorés et chlorosulfonés (CM, CSM), les polyacrylates (ACM), les copolymères éthylène acétate de vinyle (EVM) et l'éthylène acrylate de méthyle (AEM), les caoutchoucs nitrile hydrogénés (HNBR) et les caoutchoucs d'épichlorhydrines (CO, ECO, GECO), les polyuréthanes malaxables (AU, EU).

On peut ajouter à cette classification les élastomères thermoplastiques qui forment une catégorie à part. En effet, par rapport aux caoutchoucs précédemment cités, ces élastomères n'ont pas besoin d'être vulcanisés et se mettent en œuvre comme les thermoplastiques. Ils seront traités dans le chapitre 5.

Les deux premières familles de caoutchouc représentent 94 p. 100 de la consommation française. La troisième famille regroupe les élastomères à hautes performances thermiques et/ou chimiques indispensables et sont en plein développement sur le marché.

La grande majorité des élastomères est synthétisée à partir de monomères issus des dérivés pétroliers et par polymérisation, soit radicalaire en émulsion, soit ionique (anionique, cationique, Ziegler-Natta ou complexes de métaux de transition) en solution.

Parmi les procédés plus récents, on peut citer la polymérisation des caoutchoucs d'éthylène et de propylène par les métallocènes.

Les caoutchoucs à usages généraux

Cette catégorie comprend les caoutchoucs de grande consommation, utilisés principalement dans l'industrie du pneumatique.

Élastomères à usages généraux

Élastomères à usages généraux. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Le caoutchouc naturel ou polyisoprène représente 44,6 p. 100 de la consommation française. Il est tiré actuellement exclusivement d'un arbre, l'Hevea brasiliensis. À l'état solide, il provient de la coagulation et du séchage d'un produit tiré de son écorce : le latex.

Le latex (mot latin signifiant liqueur) est recueilli, par saignée de l'écorce de l'arbre, de une à trois fois par semaine, toute l'année, et pendant environ trente ans. Il contient un grand nombre de petites particules en suspension dans un milieu liquide. Cette phase dispersée contient 94 p. 100 au moins de polyisoprène.

La biosynthèse de cet élastomère est maintenant bien connue ; la matière première du caoutchouc est le saccharose produit par l'activité photosynthétique des feuilles de l'hévéa. La production moyenne de caoutchouc par arbre et par an est de 5 kilogrammes (soit 2 tonnes à l'hectare planté).

Le latex est utilisé soit sous forme liquide, pour des applications telles que les gants ou les préservatifs, soit coagulé par addition d'acide dilué et séparé de son milieu liquide. Il est ensuite laminé et/ou broyé en grains. Les feuilles ou les grains ainsi obtenus sont lavés et séchés dans des fours puis compactés en balles.

La fabrication par broyage conduit à des caoutchoucs dits « techniquement spécifiés », répondant donc à des critères normalisés de pureté, de viscosité, d'aptitude au vieillissement, etc.

La nature a conçu un polymère de très grande pureté structurale (99 p. 100 de polyisoprène Cis 1-4), avec une masse moléculaire moyenne et un indice de polydispersité élevés. Cette grande régularité de structure, associée à de hauts poids moléculaires, entraîne une organisation des chaînes macromoléculaires les unes par rapport aux autres et, lors d'une extension, une tendance à la cristallisation et à un auto-renforcement du matériau (augmentation de la résistance mécanique). C'est un des rares élastomères [...]

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Variation du module du caoutchouc naturel et du polystyrène
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Influence de la température sur les propriétés de rupture
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Taux de noir de carbone et propriétés de rupture
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