Un polymère est un composé naturel ou synthétique composé de molécules plus grosses, appelées macromolécules, qui sont des multiples d'unités chimiques plus petites, appelées monomères. De nombreux composants présents dans les êtres vivants sont des polymères, comme les protéines, la cellulose et les acides nucléiques. De plus, ils sont les éléments constitutifs de minéraux comme le diamant, le quartz et le feldspath, ainsi que de matériaux synthétiques comme le béton, le verre, le papier, les plastiques et les caoutchoucs. Le terme « polymère » désigne un nombre indéterminé d'unités monomères. Un haut polymère est un produit chimique composé d'un nombre important de monomères. Les polymères ne se limitent pas aux monomères ayant la même composition chimique, le même poids moléculaire et la même structure. Certains polymères naturels sont constitués d'un seul type de monomère. Cependant, la plupart des polymères naturels et synthétiques sont composés de deux ou plusieurs types de monomères différents ; ces polymères sont appelés copolymères.

POLYMÈRES NATURELS

Polymères organiques :

Les polymères organiques sont des composants essentiels des êtres vivants. Ils fournissent des ingrédients structurels fondamentaux et participent à d'importants processus vitaux. Les polymères, par exemple, constituent tous les composants solides des plantes. On y trouve notamment la cellulose, la lignine et de nombreuses résines. La cellulose est un polysaccharide, c'est-à-dire un polymère composé de molécules de sucre. La lignine est composée d'un réseau tridimensionnel complexe de polymères. Les résines de bois sont des polymères fabriqués à partir d'isoprène, un hydrocarbure simple. Le caoutchouc est un autre exemple bien connu de polymère d'isoprène. Parmi les autres polymères naturels notables, on trouve les protéines, qui sont des polymères d'acides aminés, et les acides nucléiques, qui sont des polymères de nucléotides – des structures complexes constituées de bases azotées, de sucres et d'acide phosphorique. Les acides nucléiques transportent l'information génétique à l'intérieur de la cellule. Les amidons, qui tirent leur énergie des plantes, sont des polymères naturels composés de glucose.

Polymères inorganiques :

De nombreux polymères inorganiques, tels que le diamant et le graphite, existent dans la nature. Tous deux sont composés de carbone. La dureté du diamant est due à son réseau tridimensionnel d'atomes de carbone. Les atomes de carbone du graphite, utilisé comme lubrifiant, et des mines de crayon forment des plans qui peuvent glisser les uns sur les autres.

POLYMÈRES SYNTHÉTIQUES:

Les polymères synthétiques sont créés par divers procédés. De nombreux hydrocarbures simples, comme l'éthylène et le propylène, peuvent être transformés en polymères par l'ajout d'un monomère après l'autre à la chaîne en formation. Le polyéthylène, composé de monomères d'éthylène répétés, est un polymère supplémentaire. Il peut contenir jusqu'à 10 000 monomères disposés en longs brins enroulés. Le polyéthylène est cristallin, transparent et thermoplastique, ce qui signifie qu'il se ramollit sous l'effet de la chaleur. Il est utilisé pour les revêtements, les emballages, les composants moulés et la production de bouteilles et de contenants. Le polypropylène est également cristallin et thermoplastique, mais il est plus rigide que le polyéthylène. Ses molécules peuvent contenir de 50 000 à 200 000 monomères. Ce produit chimique est utilisé dans l'industrie textile pour créer des produits moulés. D'autres polymères supplémentaires comprennent le polybutadiène, le polyisoprène et le polychloroprène, qui jouent tous un rôle essentiel dans la production de caoutchouc synthétique. À température ambiante, certains polymères, comme le polystyrène, sont vitreux et transparents.

Les polyamides comprennent les protéines naturellement présentes dans le lait, la caséine, et dans le maïs, la zéine, utilisées pour fabriquer des polymères, des textiles, des adhésifs et des revêtements. Les résines urée-formaldéhyde sont un type de polyamide synthétique thermodurcissable. Elles sont utilisées pour créer des produits moulés, ainsi que des adhésifs et des revêtements pour textiles et papier. Les résines polyamides, ou nylons, sont également essentielles. Elles sont durables, résistantes à la chaleur et à l'abrasion, incombustibles et non toxiques, et peuvent être colorées. Leur application la plus connue est celle des fibres textiles, mais elles ont également de nombreuses autres utilisations. Les molécules mixtes organiques-inorganiques constituent un type de polymère distinct. Les silicones sont les principaux représentants de cette classe de polymères. Leur squelette est constitué d'une alternance d'atomes de silicium et d'oxygène, avec des groupes organiques liés à chaque atome de silicium. Les huiles et les graisses sont fabriquées à partir de silicones de faible poids moléculaire. Les espèces de poids moléculaire plus élevé sont des matériaux élastiques flexibles qui restent souples et caoutchouteux à des températures extrêmement basses. Elles sont relativement stables à haute température.

CHIMIE DES POLYMÈRES:

La chimie des polymères est le domaine de recherche qui étudie ces matériaux. L'étude des polymères naturels recoupe largement celle de la biochimie, mais la synthèse de nouveaux polymères, l'analyse des processus de polymérisation et la caractérisation de la structure et des caractéristiques des matériaux polymères présentent des défis spécifiques pour les chimistes des polymères.

Les scientifiques spécialistes des polymères ont développé et synthétisé des polymères présentant des duretés, des flexibilités, des températures de ramollissement, des solubilités dans l'eau et des biodégradabilités variables. Ils ont créé des matériaux polymères aussi solides que l'acier, mais plus légers et plus résistants à la corrosion. Les tuyaux en plastique sont largement utilisés dans la construction d'oléoducs, de gaz naturel et d'aqueducs. Ces dernières années, les constructeurs ont intensifié leur utilisation de composants en plastique pour produire des automobiles plus légères et plus économes en carburant. La chimie des polymères est utilisée dans divers secteurs, notamment la fabrication de textiles, de caoutchouc, de papier et de matériaux d'emballage.