Les matériaux polymères

Pages: 7 (1732 mots) Publié le: 5 mars 2011
LES MATERIAUX POLYMERES Matériaux organiques composés essentiellement de C, H, O et N Caractéristiques principales : faible poids spécifique, résistance et rigidité < aciers Nés de la recherche scientifique du XXème siècle. QUELQUES RAPPELS SUR LES MATERIAUX Un matériau est utilisé pour fournir un service auquel sont associées des contraintes (indépendantes ou simultanées) thermiques, mécaniqueset chimiques pendant des durées données. Objectifs de l’étude des matériaux : établir les relations existant entre la composition et l’organisation des particules et les propriétés des matériaux à notre échelle. Les différents états de la matière La matière : • Composée de particules discrètes et indiscernables • Taille submicroscopique de ces particules • Loi de comportement de ces particulesdécrites par les théories atomiques (MECANIQUE QUANTIQUE) 3 états de la matière : • Solide : empilement compact et ordonné de particules • Liquide : empilement compact désordonné • Gaz : particules distantes les unes des autres Les forces de cohésion L’état d’un corps dépend du niveau de cohésion entre les particules. Cette cohésion est assurée par des forces de natures différentes. Toute liaisonentre atomes s’obtient par la mise en commun d’électrons et est de nature électrostatique. Forces intramoléculaires : liaisons entre les atomes pour former les molécules. La stabilité des molécules ne peut s’expliquer à l’aide des seules lois de l’électrostatique classique. Il faut tenir compte du caractère ondulatoire des électrons d’où l’appel à la MECANIQUE QUANTIQUE. Forces intermoléculaires :quand 2 molécules se rapprochent, il y a des forces d’attraction (électrons-noyaux) et des forces de répulsion (électrons- électrons ou noyaux-noyaux). A ces forces correspondent une énergie potentielle E = f(l) où l est la distance entre les 2 molécules telle que la force intermoléculaire f = - dE/dl. Caractérisation de la cohésion des solides : Définition de la déformation : ε = ∆l/l Définition dela contrainte : loi de Hooke : σ = Eε où E est le module d’Young (élasticité). Cette loi traduit un comportement élastique linéaire du matériau. E dérive de la force de liaison. Dans le cas des polymères E est inférieur à celui des autres matériaux et présente une grande disparité.

Cas des matériaux moléculaires (polymères) : Les matériaux moléculaires ont une faible rigidité car les liaisonsintermoléculaires sont faibles. Pour palier cette faiblesse, on peut augmenter le nombre de liaisons intermoléculaires. Les grandes molécules sont capables de le réaliser (cas des polymères). LA CHIMIE MACROMOLECULAIRE Naissance de la chimie macromoléculaire : 1920 A cette époque, les bases de la chimie organique moléculaire étaient établies : • Les atomes se lient par des liaisons chimiques denature électrostatique pour donner des molécules • Les molécules sont des édifices stables formées d’atomes en nombre limité • Les molécules ont des composées avec des propriétés physiques constantes • Notion de corps pur : composition fixe, stœchiométrie Des substances naturelles (amidon, cellulose, soie, caoutchouc…) n’obéissent pas à ces lois (propriétés physiques non constantes, pas destœchiométrie) et ne peuvent pas être purifiées par les méthodes habituelles de la chimie organique (distillation, recristallisation,…). Première hypothèse pour expliquer le comportement « anormal » de ces composés : formation d’agrégats très solides (interactions intermoléculaires fortes). Selon Staundinger, il est possible de construire des édifices moléculaires stables comportant un très grand nombred’atomes à l’aide de petites molécules. Il est alors possible d’expliquer pourquoi il est impossible de séparer les agrégats. Il faudrait casser les liaisons chimiques pour diminuer la taille ce ces molécules géantes (dégradation de la molécule). Vocabulaire de la chimie macromoléculaire : Macromolécule : molécule géante formée d’un assemblage de nombreux atomes liés par des liaisons chimiques....
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