Polymères cristallins

Définition des polymères cristallins :

Fait amusant : aucun polymère n'est complètement cristallin car tous les polymères cristallins contiennent des quantités considérables de matière amorphe. C'est pourquoi les polymères cristallins sont plutôt appelés polymères semi-cristallins .

Comment définir les polymères cristallins ?

C'est ce que montre la figure ci-dessous, qui illustre clairement comment les matériaux et les éléments sont toujours caractérisés par la présence d'un élément amorphe:

Fig. 1 : Cristallin + Amorphe en présence d'un élément : https://support.3devo.com/oval-flat-shaped-filament/

C'est assez classique jusqu'à présent, non ? Découvrons ses propriétés !

Propriétés des polymères cristallins :

En raison de leur structure et de leur température, les polymères cristallins présentent un large éventail de caractéristiques mécaniques et physiques :

• Densité élevée.
• Point de fusion élevé.
• Grande résistance à l'usure.
• Faible ductilité et résistance aux chocs.
• Opaque à la lumière visible.

Les plus grandes caractéristiques des polymères cristallins sont : un point de fusion élevé, la rigidité et la résistance à la pénétration des solvants. Bien que la cristallinité rende les polymères robustes, elle diminue également leur résistance aux impacts.

Lespolymères cristallins en outre présentent des motifs de diffraction des rayons X en raison de l'existence de réseaux spécifiques de molécules dans les chaînes de polymères et présentent une température de fusion cristalline. La diffraction des rayons X, les mesures de densité et la chaleur de fusion sont mesurées pour déterminer la fraction de substances cristallines présentes dans un polymère donné.

D'une manière générale, toutes les propriétés des structures semi-cristallines mentionnées ci-dessus dépendent du degré de cristallisation, de la structure des cristallites lamellaires (minuscules couches alternées de divers matériaux), ainsi que de la taille et de la répartition de ces structures.

Structure des polymères cristallins :

Les polymères cristallins sont caractérisés par un ordre tridimensionnel. Or, en partant du principe que toutes les molécules ont une certaine régularité structurelle, les molécules des structures des polymères cristallins sont pour la plupart alignées parallèlement les unes aux autres.

Comme nous l'avons appris plus haut à propos des propriétés des polymères cristallins, ces structures peuvent cristalliser dans certaines conditions de température, de pression, de tension ou sous l'influence d'un milieu, en adoptant des formes totalement étendues (comme les formes hélicoïdales par exemple).

Les diagrammes aux rayons X ont révélé l'existence de deux parties différentes de la structure d'un polymère cristallin : une partie amorpheinterfaciale et unepartiecristalline ordonnée , donnant lieu à l'existence d'un motif micellaire.

• Lesrégionscristallines ordonnées sont formées par des séquences de chaînes de polymères dans des conformations ordonnées.
• La région interfaciale est déterminée par la réinsertion d'une partie de la chaîne dans le cristallin.
  • la région amorphe est caractérisée par des parties de la chaîne dans des conformations désordonnées (car les polymères amorphes sont désordonnés).

Jette un coup d'œil à l'image ci-dessous pour avoir une représentation visuelle de ce qui a été expliqué ci-dessus (remarque aussi qu'ils sont tous alignés parallèlement les uns aux autres) :

Fig. 2 : Structure des polymères cristallins : région cristalline et région amorphe https://www.victrex.com/en/blog/2017/polymer-crystallinity-hpp-explained-part-

Polymères semi-cristallins avec exemples

Les exemples de polymères cristallins sont, entre autres, les suivants :

• Polyéthylène (PE), polypropylène (PP) et polybutylène téréphtalate (PBT)
  • Lepolyéthylène (PE ) est un élément que nous utilisons quotidiennement (et sans doute la ruine de notre environnement). Le PE est le plastique le plus courant.
  • Lepolypropylène (PP) est également une matière plastique.
  • Lepolybutylène téréphtalate (PBT) est un type de polymère utilisé principalement dans le domaine de l'ingénierie - surtout comme isolant dans l'industrie électrique et électronique.

Tout cela, ce ne sont que des mots très longs qui ne sont pas très importants, à moins que tu ne travailles avec eux tous les jours. Cependant, ils sont super cool parce que ces types de matériaux sont couramment utilisés dans le domaine de la dentisterie !

Fig. 3 : Polymères utilisés dans la réparation des dents ébréchées : https://www.drjamescovan.com/treatment/cosmetic-dentistry/chipped-teeth

Les polymères semi-cristallins ont surtout été utilisés pour fabriquer des articles prothétiques tels que des bases de prothèses dentaires. Cependant, ils sont également utilisés dans les obturations endodontiques, les dents prothétiques, les restaurations, les ciments, les élastiques, les modèles d'incrustation, les implants, les matériaux d'empreinte, et bien d'autres choses encore !

Regarde l'image ici : tu as remarqué les dents ébréchées et la façon dont elles ont été réparées après le collage ? Le matériau utilisé pour le collage contient une grande quantité de polymères !

Qu'en est-il du polyéthylène dont nous avons parlé plus haut ? Étant donné qu'il s'agit d'une des fibres de renforcement les plus solides actuellement disponibles, elles sont parfaites pour la dentisterie esthétique car elles ont une faible densité et un faible module, sont formées de chaînes de polymères appariées et ont une grande résistance aux chocs.