Polyamide

Un polyamide est un polymère contenant des fonctions amides − C − NH − résultant d'une réaction de polycondensation entre les fonctions acide carboxylique et amine.



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Un polyamide est un polymère contenant des fonctions amides − C (= O) − NH − résultant d'une réaction de polycondensation entre les fonctions acide carboxylique et amine.

En 1927, la société américaine DuPont forme un service de recherches pour l'étude de la synthèse des polymères à longues chaînes. La direction en est confiée à Wallace Hume Carothers. Le polyamide 6-6 est découvert en 1936, la production à l'échelle industrielle débutera en 1938. Parallèlement Paul Schlack un chimiste allemand, obtient par ouverture puis polycondensation d‘un caprolactame (amine cyclique), une résine polyamide à six atomes de carbone baptisée Perlon. Le polyamide (PA) fut rapidement utilisé dans l'industrie textile surtout pour la fabrication des toiles de parachute, et plus connu ensuite sous l'appellation de nylon.

Depuis la famille des polyamides s'est agrandie mais aussi les producteurs. La consommation a augmenté de façon significative ces dernières années face à la demande provenant de l'industrie automobile. Ils trouveront une large variété d'applications techniques grâce à leurs excellentes propriétés. En injection par exemple, en substitution des métaux et autres résines thermodurcissables. Des grades de plus en plus élevés leurs permettront d'être extrudés ou alors thermoformés.

Classification

Selon la composition de leur chaîne squelettique, les polyamides sont classés en aliphatiques, semi-aromatiques et aromatiques. Selon le nombre de types d'unités répétitives, les polyamides peuvent être des homopolymères ou des copolymères :

Selon leur cristallinité, les polyamides peuvent être :

Selon cette classification, le PA6-6, par exemple, est un homopolyamide aliphatique semi-cristallin.

Les polyamides aliphatiques

Conformation théorique envisageable des chaines d'un PA 4-6 avec liaisons hydrogènes

Les polyamides aliphatiques sont désignés par un ou plusieurs chiffres relatifs au nombre d'atomes de carbone contenus dans le motif de répétition :

Synthèse du polyamide 4,6

Dans le cas du poly (tétraméthylène adipamide) ci-dessus, la réaction se fera à partir du 1, 4-tétraméthylènediamine en présence d'acide adipique avec dégagement d'une molécule résiduelle (H20).

Caractéristiques

Il s'agit de polymères le plus souvent à structures semi-cristallines, qui présentent un bon compromis entre caractéristiques mécaniques[1] et chimiques[2]. La concentration en fonction amide et la régularité de leurs espacements conditionnent les propriétés du matériau. La température de fusion (Tf) augmente avec la concentration en fonction amide, et de surcroit quand le nombre de carbone composant les deux segments de chaine est pair dans le cas d'un dispositif − (AA − BB) n.

Les polyamides sont généralement des matériaux sensibles à l'humidité par la présence de groupements polaires. Les propriétés mécaniques et dimensionnelles peuvent par conséquent être affectées selon les conditions de stockage et de mise en œuvre. Ils sont aussi assujetti à l'oxydation à haute température ainsi qu'une résistance limitée au feu. Pour pallier ce dernier, l'utilisation d'ignifugeant est envisageable à partir de composés halogénés (bromés[3] ou chlorés) ou bien de composés inorganiques[4].

Utilisation spécifique

BASF, DuPont, Lanxess, Rhodia, A Schulman ont développé des polyamides 6 et certains 6, 6 particulièrement adaptés au procédé d'injection assistée par eau. Ce procédé couplé à des polyamides de grades spécifiques devient courant pour des applications sous capot ou destinés au transport de fluides. Par leurs propriétés mécaniques à haute température et leur résistance aux fluides industriels (huile, glycol, etc), les polyamides transformés par injection assistée eau viennent ainsi directement concurrencer le polypropylène.

Les polyphtalamides

A mi-chemin entre les polyamides aliphatiques et les polyaramides (PAA), les polyphtalamides (PPA) se classent au rang des polymères hautes performances. La différence principale comparé aux polyamides aliphatiques, réside dans la présence d'un cycle aromatique sur les segments diacides d'où leur appellation triviale de polyamide semi-aromatique.

Cette "rigidité" apportée par les cycles aromatiques se traduit par une meilleure conservation des propriétés à hautes températures avec qui plus est , une bonne stabilité dimensionnelle. Pour les PPA généralement, les températures de transition vitreuse et de fusion sont plus élevées comparé à un polyamide aliphatique. Leur aptitude à cristalliser dépend de la nature du motif, certains y parviendront d'autres seront amorphes, on parle aussi occasionnellement de microcristallinité.

Structure polyamide 6-3-T.png

L'exemple d'un PA NDT/INDT[5] ci-dessus un polymère amorphe et transparent, issue d'une copolycondensation entre un 2, 2, 4/2, 4, 4-triméthyl-hexaméthylènediamine et un acide téréphtalique commercialisé par Evonik Industries[6] sous l'appellation TROGAMID T.

Notes et références

  1. Bonnes propriétés mécaniques sur un large domaine de température, de -50 °Cà +170 °C selon les conditions de sollicitation.
  2. Bonne résistance aux solvants ainsi qu'aux huiles.
  3. Tel que le bromophénylether (BPE) ou le bistétrabromophtalamide d'éthylène (TBPIE) fréquemment utilisés pour les polyamides 6 ou 6-6
  4. Tel que l'hydroxyde de magnésium Mg (OH) 2
  5. Sous la désignation PA 6-3-T en DIN 16773
  6. Anciennement Degussa

Voir aussi

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La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 09/12/2010.
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