POLYMÈRES

Grandes classes de polymères

Polyéthylène. Hans von Pechmann (1850-1902) le prépara fortuitement par chauffage de diazométhane CH₂N₂ en 1898. Ses collègues Eugen Bamberger (1857-1932) et Friedrich Tschirner caractérisèrent le composé blanc et cireux comme de composition (–CH₂–)_n. En 1933, le matériau fut redécouvert par Eric William Fawcett (1908-1987) et Reginald O. Gibson (1902-1983) dans un laboratoire anglais des Imperial Chemical Industries (I.C.I.). Ils s'efforçaient de copolymériser benzaldéhyde et éthylène. Mais leurs résultats souffraient d'un manque de reproductibilité, du fait d'une fêlure du réacteur, la polymérisation étant amorcée par l'oxygène. En 1935, Michael Willcox Perrin (1905-1988), du même laboratoire, rendait enfin reproductible la préparation du polyéthylène, industrialisée juste à temps (1939) pour avoir un rôle stratégique : il servit aux guides d'ondes dans les premiers radars alors développés pour la Royal Air Force.

Le terme « polyéthylène », abrégé en PE, désigne toute une famille de polymères, tous de même constitution chimique (–CH₂–)_n. Mais ils diffèrent, suivant que la chaîne est linéaire ou branchée, suivant que ces branches sont courtes ou longues, disposées régulièrement ou pas au long de la chaîne... De même que des spaghettis crus sont empaquetés de façon dense, des chaînes polymériques linéaires peuvent se disposer parallèlement, en des empilements compacts, pour réaliser du PE haute-densité (> 940 kg/m³). De bonne résistance mécanique, opaque et dur, fondant vers 135 ⁰C, il sert à faire des récipients pour le lait ou les détergents, ou encore les ordures ménagères. Au contraire, des chaînes très ramifiées et désordonnées caractérisent le PE-basse densité (910-925 kg/m³). Ce dernier, plus ductile et flexible, imperméable à la vapeur d'eau mais absorbant les huiles en s'amollissant, au point de fusion d'environ 115-120 ⁰C, oxydable au soleil, est la matière des sachets en plastique et d'enveloppes transparentes pour aliments. Entre ces deux types, le PE moyenne-densité (926-940 kg/m³) a des applications très diverses. Trois ou quatre autres variantes, de diverses densités, coexistent avec ces trois formes. On les obtient à volonté, par le choix du catalyseur de polymérisation : chrome-silice, Ziegler-Natta (halogénures de titane + organoaluminiques) ou métallocènes, introduits en 1976 par Walter Kaminsky (né en 1941) et Hansjörg Sinn (né en 1929).

Polypropylène. Formé par addition tête-queue de monomères H₃C–CH=CH₂, ce polymère est de cristallinité élevée. En conséquence, il forme un solide rigide (module de Young : 1,9 GPa) et robuste, stable à de hautes températures, fondant à 160 ⁰C seulement. Il a une bonne résistance à l'étirement et s'allonge de 100 p. 100. Ainsi, du fil de polypropylène renforce le fibrociment, en substitut à l'amiante. Il est imperméable aux liquides et aux gaz, ce qui en fait le plastique de choix pour des bouteilles de sodas. Sa surface est lisse et d'un beau brillant. Hydrophobe, il se prête à des enduits non mouillables par l'eau, analogues synthétiques des feuilles de lotus. On en fait, entre autres utilisations, des enceintes d'accumulateurs, des étuis de vidéocassettes et DVD, des pièces détachées pour automobiles. Ayons garde d'omettre les tissus faits de fibres de polypropylène : moquettes ou sous-vêtements thermiques. Ainsi, Jeanne-Claude Denat de Guillebon (née en 1935) et Christo Javacheff (né en 1935), couple connu sous le nom d'artiste Christo, ont emballé le Reichstag de Berlin, en 1995, dans 100 000 mètres carrés d'une telle étoffe recouverte d'une pellicule d'aluminium, et attachée au moyen de plus de 15 kilomètres de cordages, eux aussi en polypropylène.

Polychlorure de vinyle (PVC). Ce polymère[...]