Polypropylène

Le polypropylène isotactique, de sigle PP et de formule chimique -) n, est un polymère thermoplastique semi-cristallin de grande consommation.



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  • Le polypropylène isotactique est une polyoléfine résultant de la polymérisation... Pour augmenter ses propriétés mécaniques, il est courant qu'il soit chargé en fibre... Le polypropylène est aussi énormément utilisé pour les emballages... (source : dictionnaire.sensagent)
  • ... The invention concerns crosslinking of isotactic polypropylene... l'ensemble des additifs et constituants modificateurs de propriétés autant pour.... masse de polymère utilisé. la masse du polypropylène est de 28 gramme.... (source : sumobrain)
  • comportement vraie du polypropylène isotactique soudé déformé en ... et al., 1993) La masse volumique du polypropylène est ρ = 0, 9 g/cm3) ce qui... Les propriétés mécaniques caractérisent par conséquent spécifiquement la zone de soudure.... (source : pem.utbm)
Polypropylène isotactique
Polypropylène
Polypropylène
Général
Nom IUPAC poly (1-méthyléthylène)
Synonymes polypropène isotactique, sigle PP (ou PPi)
No CAS 9003-07-0
SMILES
Propriétés chimiques
Formule brute C3H6  [Isomères]
Masse molaire[1] 42, 0797 ± 0, 0028 g·mol-1
C 85, 63 %, H 14, 37 %,
Propriétés physiques
T° transition vitreuse -10 °C
T° fusion 145 à 175 °C
Masse volumique 0, 9 g·cm-3
Thermochimie
Cp
Propriétés électroniques
constante diélectrique 2, 3 (1 kHz, 25 °C)
2, 3 (1 MHz, 25 °C)
2, 3 (1 GHz, 25 °C) [3]
Cristallographie
Système cristallin hélices ; dispositif monoclinique (essentiellement)
Propriétés optiques
Indice de réfraction nˆ{ 20 }_{  }  1, 49 [4]
Précautions
SIMDUT[6]
Produit non contrôlé
Classification du CIRC
Groupe 3 : Inclassable quant à sa cancérogénicité pour l'Homme[5]
Écotoxicologie
DL50 >99 000 mg/kg (rat, i. v. )
>110 000 mg/kg (rat, i. p. ) [7]
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le polypropylène (ou polypropène) isotactique, de sigle PP (ou PPi) et de formule chimique (-CH2-CH (CH3) -) n, est un polymère thermoplastique semi-cristallin de grande consommation.

Le polypropylène isotactique est une polyoléfine résultant de la polymérisation des monomères propylène [ (CH2=CH-CH3) ] en présence de catalyseurs, suivant essentiellement le procédé Ziegler-Natta.

Historique

Représentation d'une chaîne d'un polypropylène isotactique et syndiotactique (de haut en bas)

Giulio Natta et le chimiste allemand Karl Rehn obtinrent, en mars 1954, un polypropylène à structure géométrique cristalline régulière[8]. Natta emploie le terme «isotactique» pour décrire ce polymère. Les chaînes d'un polymère isotactique peuvent se rapprocher les unes des autres pour former un solide ordonné.

Plus tard, il mettra au point des catalyseurs stéréospécifiques donnant la possibilité de l'obtention systématique de tels polymères.

Voir aussi John Paul Hogan et Robert Banks.

Le polypropène syndiotactique (PPs) est industrialisé à partir de 1992.

Propriétés physiques

Le polypropylène de grade «injection» est particulièrement aisément recyclable ; le PP de grade «film» est au contraire bien plus délicat à recycler, en particulier s'il est imprimé. Le PP film imprimé est sûrement l'un des plastiques usuels les plus complexes à recycler.

Le polypropylène est translucide à opaque, hydrophobe, dur, semi-rigide et particulièrement résistant à l'abrasion.

Pour augmenter ses propriétés mécaniques, il est courant qu'il soit chargé en fibre de verre, à hauteur de 10 à 30 % généralement.

Le polypropylène expansé, de sigle EPP en anglais, est une mousse blanche ressemblant au polystyrène expansé, mais avec une mémoire de forme lui servant à se déformer sans casser et de conserver sa structure.

Le propylène peut former des homopolymères (polypropylène), des copolymères statistiques ou des copolymères en bloc. Le comonomère le plus utilisé est l'éthylène pour donner des polyoléfines élastomères comme l'éthylène-propylène (EPR ou EPM) et l'éthylène-propylène-diène monomère (EPDM).

Polymérisation
Variation du module d'un PPi avec la température, mettant en évidence la chute brutale du module de ce polymère semi-cristallin à l'approche de la température de fusion
Moulage par injection : schéma et températures

Selon sa tacticité, le polypropylène peut être :

Atactique (PPa) Syndiotactique (PPs) Isotactique (PPi)
Cristallinité Amorphe Cristallinité moyenne (20 - 30 %) Cristallinité élevée (50 - 70 %)
Point de fusion Aucun F = 130 °C pour un PPs ayant une cristallinité de 30 %.
F = 130 - 150 °C.
F = 171 °C pour un PP idéalement isotactique.
F = 160 - 166 °C pour les grades commerciaux.
Masse volumique (g·cm-3) 0, 85 – 0, 90 0, 89 – 0, 91 0, 92 – 0, 94
Produits commerciaux Affichent une faible résistance mécanique et présentent peu d'intérêt industriel Peu nombreux Courants
Date de première fabrication 1992 1954 : Giulio Natta et Karl Rehn
Méthode de fabrication Polymérisation par catalyse avec un métallocène Polymérisation Ziegler-Natta

Applications

On trouve énormément de pièces moulées en polypropylène pour la construction automobile, surtout les pare-chocs, les tableaux de bord, l'habillage de l'habitacle et les réservoirs d'essence et de liquide de frein. Le polypropylène est aussi énormément utilisé pour les emballages alimentaires pour sa résistance à la graisse (exemple : emballages de beurre) et son aspect brillant. Il est aussi utilisé pour la fabrication de tissus d'ameublement, de vêtements professionnels jetables (combinaisons de peinture, charlottes, masques chirurgicaux, etc. ), de sacs tissés à haute résistance, de géotextiles et de géomembranes ; on le trouve aussi sous forme de fibres dans les cordages et les tapis synthétiques. Des pailles à boire sont aussi fabriquées en polypropylène.

En longueur nominale de 6 à 18 mm, la fibre de polypropylène est l'adjuvant parfait dans les mélanges en béton pour diminuer le retrait plastique, les fissurations et les lézardes, et augmenter les propriétés de la surface du béton. Les fibres ne remplacent pas le renforcement structurel respectant les traditions en acier ou les procédés habituels de bonne prise du ciment, mais il est fréquemment envisageable de remplacer les treillis par ces fibres.

Plusieurs pays ont émis des billets en polypropylène, dont l'Australie, le Mexique et Israël.

Avantages et inconvénients

Polluants atmosphériques produits lors de la fabrication du polypropylène (PP). Diagrammes pour le CO (monoxyde de carbone) et les COV (composés organiques volatils)

Le polypropylène présente de nombreux avantages : il est bon marché, alimentaire (inodore et non toxique), indéchirable, particulièrement résistant à la fatigue ainsi qu'à la flexion (fabrication de charnières), particulièrement peu dense, chimiquement inerte, stérilisable et recyclable. C'est de plus un excellent isolant électrique.

Par contre, il est fragile (cassant) à basse température (car sa Tg est proche de la température ambiante), sensible aux UV, moins résistant à l'oxydation que le polyéthylène et complexe à coller.

La résilience du polypropylène peut être perfectionnée en malaxant du PPi avec les élastomères EPR ou EPDM.

Sa production en masse est source d'impacts environnementaux et de consommation de pétrole, mais aussi d'émission de gaz à effet de serre. Son impression ou certains additifs (fibres, métaux lourds, ignifugeants) peuvent rendre son recyclage complexe ou impossible de manière rentable.
Les progrès de l'écoconception dans la plasturgie pourraient favoriser le tri et le recyclage de ce matériau.

Notes et références

  1. Masse molaire calculée selon Atomic weights of the elements 2007 sur www. chem. qmul. ac. uk
  2. (en) Carl L. Yaws, Handbook of Thermodynamic Diagrams, vol.  1, Gulf Pub. Co., Huston, Texas, 1996 (ISBN 0-88415-857-8)  
  3. (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, 2009, 90e éd. , Relié, 2804 p. (ISBN 978-1-420-09084-0)  
  4. (en) J. G. Speight, Norbert Adolph Lange, Lange's handbook of chemistry, McGraw-Hill, 2005, 16e éd. , 1623 p. (ISBN 0071432205) , p.  2.807 
  5. IARC Working Group on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans, «Evaluations Globales de la Cancérogénicité pour l'Homme, Groupe 3 : Inclassables quant à leur cancérogénicité pour l'Homme» sur http ://monographs. iarc. fr, CIRC, 16 janvier 2009. Consulté le 22 août 2009
  6. «Polypropylène» dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 25 avril 2009.
  7. (en) «Polipropene 25» sur ChemIDplus, consulté le 8 février 2009.
  8. Polymer Pioneers p. 76
  9. (de) Gottfried W. Ehrenstein, Polymer-Werkstoffe, Hanser, 1999, ISBN 3-446-21161-6 (Google Livres)

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