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La Synthèse Des Polymères

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Par   •  6 Février 2014  •  Analyse sectorielle  •  2 095 Mots (9 Pages)  •  1 742 Vues

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(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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