La Synthèse Des Polymères
Analyse sectorielle : La Synthèse Des Polymères. Recherche parmi 298 000+ dissertationsPar Nohona • 6 Février 2014 • Analyse sectorielle • 2 095 Mots (9 Pages) • 1 665 Vues
(6) La synthèse des polymères
A. Introduction
La polymérisation est une réaction chimique consistant à former une molécule de masse molaire
élevée en partant de petites molécules. Il existe trois principales techniques de polymérisations:
polymérisation
en solution homogène: le polymère est soluble dans un solvant ou dans son
monomère, le milieu se solidifie au cours de la réaction. C'est le cas du polystyrène (PS) à partir du
styrène.
polymérisation
en milieu dispersé: le polymère n'est pas soluble dans son monomère. Dans ce
cas il existe différentes méthodes de polymérisation: polymérisation par suspension, émulsion ou
précipitation.
interfaciale:
la réaction de polymérisation se déroule à l’interface de deux solutions non
miscibles.
La synthèse des polymères (polymérisation) peut mettre en jeu des mécanismes de réactions
différents (polymérisation en chaîne ou polymérisation par étapes) et se faire dans des conditions
différentes. Dans le cas de la polymérisation en chaînes, il n'y a ni solvant, ni diluant, le monomère est
directement polymérisé sous l'action de la chaleur, de radiations ou d'un amorceur.
L’objectif de ce TP consiste, dans un premier temps, en la synthèse de styrène par voie radicalaire.
Dans ce cadre, nous allons faire une polymérisation du styrène par suspension: le mécanisme mis en jeu
est une polymérisation en chaînes avec la présence d’un amorceur. Le monomère sera mélangé à
l’amorceur (AIBN) puis ce mélange sera introduit goutte par goutte dans du méthanol pour obtenir le
polymère. On filtrera ensuite la solution pour récupérer le polymère solide.
Dans un second temps, nous allons déterminer la composition du polymère à l’aide de trois techniques
de mesures: FTIR,
SEC et NMR, cette dernière ne sera pas directement utilisée en TP, mais les
spectres seront fournis.
B. Partie expérimentale
Préparation
de l’échantillon:
Dans un volume de 10 mL de styrene, qu’on utilise comme monomère, nous ajoutons 65, 7 mg de
l’azobisisobutyronitrile (AIBN) qui sera l’amorceur de la copolymérisation (préalablement pesé).
Ce mélange est introduit dans un ballon que l’on plonge dans un bain d’huile thermostaté à 80°C sous
agitation vigoureuse. Le bain est maintenu à 80°C car pour obtenir les radicaux de l’AIBN, ce dernier
doit d’être chauffé: on parle de décomposition thermique de peroxydes organiques. On a choisi comme
solution de l’huile car elle est stable à 80°C (contrairement à l’eau qui s’évaporerait).
figure: schéma de la préparation du polymère
Dans ce mélange, il se produit un mécanisme de réaction: la polymérisation radicalaire.
La polymérisation d’un monomère (ici le styrène) amorcée par un générateur de radicaux libres (ici
l’AIBN) suivant les étapes suivantes:
l’amorçage
C’est la formation des centres actifs à partir desquels les monomères vont se polymériser.
la
propagation
Croissance des chaînes de polymère par additions successives. A chaque étape de propagation, un
motif se rajoute à la molécule, le degré de polymérisation indique le nombre de motifs qui ont été ajouté
sur une chaîne depuis le début de la propagation.
la
terminaison
Il existe deux types de réactions de terminaison: la recombinaison ou la dismutation.
la
recombinaison: deux chaînes radicalaires reforment une liaison covalente
la
dismutation: échange d’hydrogène entre deux chaînes radicalaires
Déroulement
du TP:
Nous allons effectuer des mesures de SEC et FTIR
à différents temps de polymérisation, dans un
premier temps, nous mesurons le styrène à T=0 avant mélange, puis au bout d’une heure et de deux
heures lors de la polymérisation.
Au bout des 2h, on effectuera une précipitation du polymère dans 300 mL de méthanol sous agitation
vigoureuse . Et pour finir, la solution sera filtrée pour être pèsée.
Le principe de ces deux méthodes de mesures ainsi que les données recueillies seront décrits dans la
partie suivante.
C. Analyse des résultats
Avant de déterminer la composition du polymère, nous nous sommes attardé sur les conditions de la
polymérisation.
Comme énoncé précédemment, le mélange styrène et AIBN a eu lieu à 80°C pour obtenir les radicaux.
Néanmoins, la température a aussi une influence sur la cinétique de la réaction:
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