Les thermoplastiques sont définis comme des polymères qui peuvent être fondus et refondus pour différents usages presque indéfiniment. À l’échelle moléculaire, les chaînes polymères sont maintenues ensemble par de faibles liaisons non covalentes. Les chaînes elles-mêmes affectent les propriétés physiques à grande échelle en raison de la variété des moyennes basées sur le nombre et le poids dans un échantillon. Les courbes thermoplastiques de contrainte-déformation possèdent un « creux » distinctif correspondant à un encolure physique en réponse à une certaine gamme de contraintes. Les thermoplastiques courants comprennent l’acrylique (PMMA) et le sulfure de polyphénylène (PPS).
Propriétés physiques
A froid, les thermoplastiques sont cassants (vitreux). En chauffant, les thermoplastiques deviennent mous et malléables, surtout au voisinage de leur température de transition vitreuse particulière. Un chauffage supplémentaire transforme progressivement un moule thermoplastique en un liquide visqueux. A ce stade, le plastique peut être moulé dans une nouvelle forme pour être réutilisé. Les thermoplastiques sont donc facilement recyclables.
Interaction des chaînes de polymères
Les propriétés thermoplastiques s’expliquent par leur structure moléculaire. Les longues chaînes sont maintenues ensemble par de faibles forces intermoléculaires (forces van-der-Waals) qui sont progressivement surmontées par des températures plus élevées. Il en résulte un ramollissement progressif et une éventuelle liquidité du polymère lors du chauffage. Les épines dorsales en polymère restent séparées et relativement inertes. Les thermoplastiques sont généralement synthétisés par des réactions d’addition, où les monomères s’enchaînent en continu sur une chaîne « queue » pour former le squelette de polymère qui s’allonge progressivement.
Caractérisation des chaînes de polymères
Les chaînes polymères thermoplastiques ne sont pas des unités monotones carbone-hydrogène. Des chaînes de longueurs différentes constituent un échantillon, avec deux nombres résumant la distribution des longueurs de chaîne : le poids moléculaire moyen en nombre (Mn) et le poids moléculaire moyen en poids (Mw). Le poids moléculaire-moléculaire moyen sera toujours plus élevé que Mn, bien que le rapport des deux (polydispersité) puisse se rapprocher de l’un s’il est fabriqué avec beaucoup de soin. Une chaîne polymère est construite en série simple (monomère simple), en blocs ou en alternance de plusieurs monomères. Les chaînes peuvent également posséder différents monomères sur toute leur longueur dans une distribution statistique/semi-aléatoire.
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