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Un polymère thermoplastique est un système formé de longues chaînes carbonées linéaires ; il peut contenir des chaînes latérales. Les matériaux plastiques correspondant sont en principe solubles et fusibles. Au-dessus d'une certaine température, ces chaînes deviennent très mobiles sous l'effet de l'agitation thermique, la matière est à l'état « fondu ». Lorsque la température diminue, les chaînes s'immobilisent, et dans certains cas il se forme des empilements réguliers de chaînes, qui constituent des zones cristallines appelées cristallites. Cette cristallisation est toujours partielle, on parle donc de polymère semi-cristallin.
Lorsqu'un polymère linéaire est chauffé puis lentement refroidi (recuit), les chaînes tendent à se déplier, puis à s'empiler. Cet empilement est favorisé si des liaisons intermoléculaires peuvent se créer. Cette cristallisation n'est jamais parfaite, les cristallites sont en général dispersées dans une matrice amorphe. Une cristallite est une structure formée de chaînes repliées sur elles-mêmes et qui s'empilent comme montré plus haut. Une chaîne peut être en partie dans un cristallite et en partie dans une zone amorphe, voire faire partie de deux cristallites.
Si le refroidissement est rapide (trempe), il peut ne pas se produire de cristallisation, on obtient un état amorphe dit « vitreux ». Par ailleurs, certains polymères comportent de nombreux défauts (par exemple ramifications, alternance irrégulière de « comonomères »), ont des chaînes très rigides qui « s'étirent mal » ou bien les chaînes « ne se prêtent pas à l'empilement » (par exemple cycles aromatiques), et de ce fait cristallisent peu voire ne cristallisent jamais. L'utilisation d'agents nucléants peut améliorer l'accélération de la cristallisation.
On a de fait trois types de polymères :
Remarques :
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