L'histoire des polymères - les principales étapes de leur développement

Résumé du document

Du chemin a été parcouru depuis les premières transformations de la matière réalisées par Goodyear au milieu du XIXe siècle. Les matières plastiques sont aujourd'hui omniprésentes dans notre vie quotidienne et nous aurions bien du mal à nous en passer. La production des polymères en France irrigue les différents domaines d'activité de la façon suivante : 34,5 % pour l'emballage, 22,1 % pour les transports, 20,8 % pour le bâtiment et les travaux publics, 4,5 % pour le sport et les loisirs. Les 17,7 % restants se partagent entre différents secteurs où des polymères ayant des propriétés avancées sont recherchés : électricité et électronique, aérospatial, médical…

Malgré ce foisonnement de secteurs d'utilisation, force est de constater que seul un nombre restreint de polymères « vedettes » sont utilisés finalement. Cependant, dans l'opinion publique, les matières plastiques n'ont pas forcément une bonne image : une étude menée récemment en Italie a montré que, sur l'ensemble des personnes interrogées, un quart se sentait plutôt opposé à l'utilisation des plastiques.

Cela peut venir du fait que, historiquement, les polymères sont des matériaux de substitution et restent encore, dans les esprits, de pâles imitations des matériaux naturels. Or nous pouvons affirmer que les polymères garantissent justement une liberté de choix par rapport aux matériaux naturels : fonctionnels, esthétiques ou économiques.

En grec ancien, le mot polymère vient de poly et meros pour, respectivement, plusieurs et parties. Plus simplement, il s'agit donc de grosses molécules, appelées indifféremment macromolécules ou polymères, et qui se créent uniquement par la répétition d'un motif simple. Elles forment donc d'immenses chaînes dont le squelette comporte, en moyenne, quelques milliers de liaisons covalentes.

Ensuite se distinguent deux grandes familles qui sont les polymères organiques (comme les protéines, les fibres, les résines…) et les polymères synthétiques (comme les élastomères, les thermoplastiques). Ces deux sous-classes sont en fait très similaire de par les forces inter et intramoléculaires que l'on y observe et de par les groupes fonctionnels qu'on y retrouve.

Les premiers polymères à avoir marqué l'Histoire sont bien évidemment les polymères organiques, qui proviennent d'un ou de plusieurs matériaux naturels. Ils sont à la base de la vie elle-même, et cela bien avant le début de l'industrialisation des matières plastiques ! Les protéines, par exemple, formées en tout et pour tout de 20 acides aminées, sont sources d'énergie pour les organismes vivants et jouent un rôle clef dans le règne végétal, animal ou humain.

Encore, la corne se ramollit à la chaleur, à la manière d'un thermoplastique, et peut donc être façonnée comme on le souhaite. Enfin, la laque naturelle, en fait résine d'un arbre, se polymérise au contact de l'air (et donc, permet la fixation des cheveux pour leur donner n'importe quelle forme…).

Il est également intéressant de noter que même à partir de simples matières naturelles, l'Homme a toujours voulu optimiser les ressources mises à sa disposition, afin de pouvoir répondre à un besoin spécifique. Principalement constitués de protéines, les cuirs et les peaux font l'objet de nombreux usages, tout comme le bois, qui est composé de cellulose, un autre polymère naturel.

Cependant, les découvertes de nouveaux polymères ou tout au moins de nouvelles matières sont quasi-nulles avant les années 1830, car d'une part les moyens techniques ne le permettent pas et d'autre part la chimie organique n'existe quasiment pas. En effet, les alchimistes du Moyen-Âge croient en la transmutation de n'importe quel métal en or.

Extraits

[...] Elle rend possible notamment l'interprétation de toutes les expériences menées précédemment hasard» et guide les chimistes dans leurs recherches du matériau répondant parfaitement aux besoins des industriels. Dans son sillon, une équipe de recherche, composée entre autres des chimistes Du Pont de Nemours et Carothers, se fixe comme objectif d'établir des relations précises entre la structure des macromolécules et leurs propriétés physico-chimiques. On veut créer des matériaux qui répondent parfaitement aux besoins des Hommes. De l'immense succès de ces travaux, commencera la commercialisation du Nylon en 1939, qui servira à la confection des toiles de parachute pendant la Guerre. [...]

[...] Aussi on peut augmenter la résistance des pièces automobiles contre les rayures Les polymeres biodegradables et les bioplastiques A. LES POLYMÈRES BIODEGRADABLES Actuellement Quoique la demande sociétale de matériaux biodégradables vienne aujourd'hui en second plan, au profit d'une demande de matériaux issus de ressources renouvelables les biodégradables sont aujourd'hui une catégorie à part entière de matériaux polymères, en plein développement. Elle est actuellement proche de 500.000 Tonnes/an ce qui correspond à une augmentation par 10 en moins de 7 ans. [...]

[...] Le caoutchouc asiatique et la Silly Putty de James Wright La guerre entre les U.S.A. et la Japon n'a pas seulement bloqué les échanges de soie entre les pays mais également les exportations de gomme. Une pénurie de celle-ci aux États Unis aurait eu de graves conséquences durant la guerre car elle était nécessaire pour fabriquer des pneus (par exemple pour les camions de l'armée) et pour équiper les soldats (bottes en caoutchouc . Ainsi, en plus de solliciter les civils pour qu'ils donnent un peu de leurs affaires en caoutchouc (k-way, bottes . [...]

[...] Dans les deux cas, le polymère est apparu comme un solide blanc dans des bouteilles de chlorure de vinyle après exposition à la lumière solaire. Nous en reparlerons par la suite, car à l'époque, les difficultés de transformation du polymère rendent impossible toute application concrète et toute commercialisation. Finalement, il est important de noter que toutes ces simples observations ont tout de même permis d'élargir un peu plus le champ des connaissances des scientifiques, notamment sur : -la notion de macromolécule comme une grosse molécule (il faut un début à tout -une approche des comportements thermoplastiques et thermodurcissables des polymères Jusqu'à cet époque, tous les polymères répertoriés sont des polymères organiques, c'est-à-dire qu'ils comptent dans leurs composants au moins un matériau naturel Les premiers polymères synthétiques (de 1900 à 1930) Le tournant de la Bakélite Après des années de recherche dans son laboratoire de Yonkers à New York, Leo Baekeland annonce en 1907 la création du premier polymère entièrement synthétique à l'American Chemical Society Meeting. [...]

[...] La fin de vie de ces matériaux se traduit par une biodégradation des additifs et par une dégradation physique (visuelle) sans désintégrations moléculaires des éléments synthétiques. Mais ces matériaux ne répondent pas aux exigences fixées par la norme en vigueur et, de plus, le terme bio-fragmentable est fréquemment employé de façon abusive pour qualifier les matières plastiques additivées. Classification des polymères biodégradables. Les polymères biodégradables sont classés en deux grands groupes de polymères : ceux extraits directement de la biomasse et les polyesters biodégradables. [...]