C) Des propriétés qui résultent de l’agencement de nombreuses macromolécules et qui se distinguent en fonction des matières plastiques.

Les matières plastiques sont très diverses, et leurs propriétés vont varier d’une matière à l’autre. Seul l’assemblage précis de plusieurs millions de macromolécules permet d’obtenir une matière plastique particulière aves ses propriétés respectives.

Ces propriétés dépendent ainsi de la taille, de la disposition et de la configuration des macromolécules, ainsi que de la nature des liaisons qui les unit.  Les plastiques sont faits sur mesure pour des applications spécifiques que leurs propriétés justifient.

1) Le comportement à la chaleur permet de classer les plastiques en grandes catégories

- les thermodurcissables :

On appelle thermodurcissables les plastiques qui conservent leur forme sous l’action de la chaleur ; plus on les chauffe, plus ils durcissent. La forme qu’on leur attribue en les chauffant est irréversible et s’accompagne de modifications chimiques.

Plus précisément, les thermodurcissables sont des macromolécules tridimensionnelles de structure stable.  La structure résulte de la formation de liaisons chimiques solides sous l’action de la chaleur, de radiations, et de liants chimiques. Ce processus donne naissance à de longues chaines de molécules dotées de liaisons chimiques croisées entre elles, qui forment un réseau à mailles serrées.

 

Exposées à température élevée, ces liaisons restent intactes, ce qui explique le fait que les thermodurcissables sont indéformables. Cependant, ils se décomposent complètement, sans devenir semi-liquide, s’ils restent trop longtemps à chaud.

Ce type de plastique représente 20% du marché mondial et regroupe le polyuréthane, la silicone, le polyester insaturés, le phénoplaste (bakélite),…

- les thermoplastiques :

Les thermoplastiques sont des plastiques qui se ramollissent sous l’effet de la chaleur, deviennent mous et pâteux, puis durcissent à nouveau une fois refroidis. Le plastique moulé et dur pourra ainsi être refondu et remoulé tout en conservant ses propriétés plastiques. Les thermoplastiques prennent la forme qu’on leur impose en refroidissant.

Suivant la disposition des macromolécules, qu’elles soient linéaires ou ramifiées, il existe deux structures pour les thermoplastiques :

  •             l’état amorphe se caractérise par un emmêlement des polymères de façon irrégulière, tels des filaments de ouate. Bien souvent, les matières plastiques amorphes sont vitreuses, transparentes et le plus souvent cassantes. Tel est le cas du plexiglas.

             

  •           Les matières plastiques dites « partiellement cristallines » sont constituées de macromolécules alignées les unes par rapport aux autres, telles des allumettes dans leur boite, sur plusieurs zones d’ordre étendues appelées « cristallines ».

                   

            Cette structure est assimilable à celle du cristal, d’où l’expression « partiellement cristalline », même si les longueurs restantes de chaque polymère s’enroulent en boucles. Les matières plastiques partiellement cristallines sont laiteuses et opaques, et résistent d’avantage à la chaleur que les polymères amorphes. Cette catégorie regroupe le nylon, le polyéthylène, le polypropylène, le polystyrène, le PVC… Plus généralement, les thermoplastiques, sont formés de polymères rattachés entre eux au niveau d’une chaine et reliés par des liaisons faibles. Ce sont précisément ces liaisons faibles qui permettent aux thermoplastiques de prendre des formes différentes : elles peuvent être rompues sous l’effet de la chaleur, et se reforment une fois refroidies. Cette catégorie de plastique est la plus répandue puisqu’elle regroupe la majorité des plastiques issus du naphta. Les thermoplastiques sont les plus présents dans l’industrie plastique et représentent à eux-seuls 80% du marché mondial.

- les élastomères :

Dans le cas des élastomères, les macromolécules du plastique vont former un réseau tridimensionnel à mailles larges et basé sur des liaisons chimiques.

 

Il en résulte des matières plastiques caoutchouteuses aux propriétés élastiques.  Les macromolécules, étant plus éloignées les unes des autres, pourront facilement se mettre en mouvement. En tirant sur la matière, les macromolécules peuvent glisser, mais en cessant de tirer, les liaisons chimiques obligent la matière à reprendre sa position initiale.

- La structure des matières plastiques intervient dans la finalisation du produit :

L’étape finale de la fabrication des plastiques consiste à transformer la matière obtenue afin d’obtenir un véritable produit fini. A ce stade, il s’agit de donner aux matières plastiques obtenues une forme précise à partir de leur état initial :

 

Différentes techniques sont utilisées en fonction de la structure des plastiques :

           - Pour les thermoplastiques, il suffit de chauffer la matière pour ensuite la mouler par un processus de moulage ou d’extrusion. L’extrusion consiste à faire pression sur un matière afin de la forcer à traverser un moule pour la mettre en forme.

           - Pour les thermodurcissables, le processus consiste à poursuivre la polymérisation des plastiques dans un moule sous l’action de catalyseurs ou d’autres accélérateurs.

2) Les avantages des matières plastiques 

- ils sont sans danger et hygiéniques :

Ils sont imperméables et assurent ainsi une barrière face au gaz, à l'eau et aux microbes. Leur asepsie naturelle justifie l'utilisation des plastiques dans le milieu médical afin d'éviter les risques d'infection : l'hôpital utilise des gants en latex, des poches de sang, des étuis à seringues, et des emballages de médicaments fabriqués à partir du plastique. Aussi, beaucoup de plastiques sont utilisés dans la fabrication des emballages alimentaires car ils préservent toutes les qualités du produit qu'ils contiennent : seulement 2 à 3% de la production alimentaire est gaspillée en Europe lors du transport jusqu’au consommateur, face à 30 ou 40 % dans les pays en voie de développement.

A cela s'ajoute le fait que les plastiques sont compatibles avec les tissus humains, ce qui permet un contact permanent avec eux.

- les plastiques sont résistants et durables :

Le grand avantage des plastiques est qu’ils sont bien souvent plus résistants que d’autres matériaux tels que le carton ou les piéces métalliques.

La résistance varie en fonction de la composition chimique. Cependant, dans le cas général, les plastiques sont inaltérables et résistent donc efficacement  aux agressions extérieures et aux produits chimiques. Ils ne rouillent pas, résistent à la corrosion, à l’humidité, à l’usure, et au choc. Transporter des matériaux pointus devient, dès lors, sans danger lorsqu’ils sont recouverts d’un plastique dur et rigide.

De plus, les plastiques ne s’usent pas par des frottements répétitifs, ce qui témoigne d’une certaine résistance à l’abrasion.

Par ailleurs, les matières plastiques relèvent d’une certaine tenue chimique : ils sont inertes, et les thermodurcissables ont une excellente stabilité thermique. Ils sont également insolubles dans l’eau, ce qui justifie leur intervention dans la conception de bouées.

Enfin, les plastiques résistent au temps et ne vieillissent pas, ce qui permet à tous les produits plastiques de se conserver au fil des années.

- ils sont légers, rentables, et pratiques :

Les plastiques ont une faible densité qui varie souvent de 0,9 à 1,8, suivant les matières plastiques. Ce gain de poids permet au plastique d’être plus léger que d’autres matériaux. Dans l’automobile, comme dans l’aviation, l’utilisation du plastique permet aux voitures d’être plus légères : le poids d’une voiture qui présente des matières plastiques dans sa conception est ainsi divisé par trois. Cela entraine une diminution du prix de vente de la voiture et aussi de la consommation en carburant.

De plus, les plastiques sont faciles à entretenir et ne nécessitent aucun traitement ou soin particulier. Ils peuvent être destinés à un usage unique, et gardent la nourriture au frais.

Enfin, le plastique est un des matériaux le moins cher sur le marché.

- ils sont isolants :

N’étant pas conducteur d’électricité, les plastiques sont de bons isolants électriques. Ils constituent aussi une barrière acoustique ainsi qu’une barrière thermique, ce qui justifie leur utilisation dans la fabrication de tasses ou de gobelets.

- les plastiques sont flexibles et adaptables :

Les matières plastiques offrent une liberté de conception et de forme, et se prêtent facilement au moulage, extrusion, soudage, tissage. Les élastomères attribuent une certaine flexibilité aux produits en plastiques, tels que les bracelets et les tétines en caoutchouc.

Mais surtout, un plastique diffère d’un polymère de base par ses propriétés requises. Ces dernières sont obtenues par l’ajout d’un grand nombre d’additifs qui permettent aux matières plastiques de devenir de véritables “matériaux sur mesures” et des produits commerciaux.

  • les couleurs sont obtenues par des pigments
  • la résistance au choc est obtenue par des agents renforçants
  • pour réduire l’électricité statique, des agents antistatiques sont requis
  • pour protéger de l’attaque des UV, on utilise des absorbeurs d’UV
  • les ignifugeants réduisent l’inflammabilité
  • l’isolation électrique est obtenue par des charges minérales telles que le talc ou la craie
  • afin de prolonger la vie des plastiques et d’empêcher la décomposition de la chaine de polymère et la réaction à l’oxygène, on utilise des antioxydants

- ils sont innovants :

Depuis sa création, le plastique permet d’innover, de perfectionner, et de créer. Sa finalité est d’améliorer ainsi les conditions de vie et le quotidien. En médecine, le plastique a permis le développement de la microchirurgie en perfectionnant les instruments chirurgicaux. Dans le domaine des emballages, les plastiques ont permis la mondialisation en permettant l’exportation et l’importation de tous types de produits. La conservation des aliments se perfectionne à travers la naissance des emballages sous-vides en plastique. On constate également que les plastiques ont permis l’innovation des moyens de transport tels que l’automobile et l’aviation, et des moyens de communication tels que les téléphones portables, les ordinateurs, et même internet par l'utilisation de fibres optiques en plastique.

Enfin, dans le domaine de l'électricité, le plastique a permis l'élaboration des installations électriques grâce à son caractère isolant, à sa haute résistance et rigidité à la chaleur. Grâce aux potentialités du plastique, l'innovation ne cesse de s'accroître.

- ils sont esthétiques :

Tel que le verre, certains plastiques sont transparents et translucides. A cela s'ajoute le fait que les fabricants proposent un choix varié de couleurs pour le plastique. Son " design", son aspect lisse, net et sans défaut assurent au plastique son utilisation dans le domaine de la décoration.

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