- Polyester
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Un polyester est un polymère dont les motifs de répétition de la chaîne principale contiennent la fonction ester.
Sommaire
Synthèse
La méthode de synthèse la plus simple et la plus courante est appelée polycondensation par estérification. Il s'agit de la réaction d'un diacide carboxylique ou de l'un de ses dérivés comme le dianhydride d'acide avec un diol, donnant l'ester et un autre composé (eau, acide carboxylique...).
Il est aussi possible de synthétiser un polyester à partir :
- d'acides hydroxylés comme les acides α-hydroxylés, la polymérisation est aussi une polycondensation ;
- de di-esters et de diols, on parle alors de polycondensation par transestérification ;
- de lactones, la polymérisation a lieu alors par ouverture de cycle.
- de di-esters cycliques (glycolide, lactide...), la polymérisation a lieu aussi par ouverture de cycle.
Classification
Article détaillé : Classification des polymères.Selon la composition de leur chaîne squelettique, les polyesters peuvent être :
Composition de la chaîne squelettique Nombre d’unité répétitive Exemples de polyesters Exemple de méthodes de fabrication Aliphatiques Homopolymère Polyglycolide ou Poly(acide glycolique) (PGA) Polymérisation par ouverture de cycle du glycolide ou polycondensation de l’acide glycolique Poly(acide lactique) (PLA) Polymérisation par ouverture de cycle du lactide Polycaprolactone (PCL) Polymérisation par ouverture de cycle de caprolactone Copolymère Polyéthylène adipate (PEA) Polybutylène succinate (PBS) Polycondensation de l'acide succinique et du butane-1,4-diol Polyhydroxyalkanoate (PHA) Semi-aromatiques Copolymère Polyéthylène téréphtalate (PET) Polycondensation de l'acide téréphtalique et de l'éthylène glycol Polybutylène téréphtalate (PBT) Polycondensation de l'acide téréphtalique et du butane-2,3-diol Polytriméthylène téréphtalate (PTT) Polycondensation de l'acide téréphtalique et du propane-1,3-diol Polyéthylène naphtalate (PEN) Polycondensation de l'éthylène glycol et de l'acide dicarboxylique naphtalène (2,6-NDC, CAS:840-65-3) Aromatiques Copolymère Vectran® Polycondensation de l'acide parahydroxybenzoïque et le 6-hydroxynaphthalène-2-acide carboxylique[1]. En allant des polyesters aliphatiques vers les polyesters aromatiques, la température de transition vitreuse, la température de fusion, la stabilité thermique, la stabilité chimique... s'améliorent.
Les polyesters peuvent être des oligomères téléchéliques comme le polycaprolactone diol (PCL) et le polyéthylène adipate diol (PEA). Ils sont alors utilisés comme pré-polymères.
Les polyesters peuvent aussi être des thermoplastiques ou des thermodurs, on parle alors de polyester insaturé (UP).
Le polyéthylène téréphtalate (désigné par le sigle PET) est un polymère de grande consommation. Il est formé par transestérification catalysée ou par estérification.
La fibre textile PET est de plus en plus utilisée dans la fabrication de vêtements. Le PET est aussi utilisé pour fabriquer des bouteilles transparentes pour boissons.
Historique
Le polyéthylène téréphtalate fut breveté en 1941 par deux chimistes britanniques de Manchester, John Rex Whinfield et James Tennant Dickson. Ces chimistes participèrent aussi à l'invention du Térylène en 1941, marque de fibre textile du groupe ICI, dont les brevets furent rachetés en 1945 par le groupe américain Du Pont de Nemours. Ce dernier créa ensuite le Dacron (1950) et le Mylar (1952).
En France, la fibre polyester est apparue en 1954 sous la marque Tergal (équivalent du Dacron de Du Pont), créée par la firme Rhodiacéta. Pour la petite histoire, Tergal est formé de « Ter » (pour « polyester ») et « gal » (pour « gallicus »), c'est en somme le « polyester gaulois » (la Rhodiaceta® fut une firme de Rhône-Poulenc).
Il existe d'autres noms commerciaux pour les fibres textiles : Trevira Diolen[2] (Allemagne), Terlenka (Pays-Bas), Terital[3] (Italie), Dacron (États-Unis) et Térylène (Grande-Bretagne).
Au début des années 1950, sont apparues les résines polyester liquides utilisées dans la fabrication de pièces composites (polyesters thermodurcissables). La première grande application industrielle a été la réalisation de pièces de carrosserie des voitures de marque Corvette.
Usage
Le polyester sert surtout à fabriquer des fibres textiles synthétiques, dont les plus connues sont le Tergal et le Dacron. C'est la fibre synthétique la plus produite dans le monde. Elle représente environ 70 % des fibres synthétiques utilisées dans le vêtement (vêtements de sport, maillots de bain, tenues)[4].
Outre son utilisation très répandue dans l'habillement, souvent en mélange avec d'autres fibres, notamment le coton et la laine, ses applications se sont diversifiées dans l'industrie, notamment sous forme de films en agriculture et dans les travaux publics (géotextiles). Il est utilisé dans les emballages pour la conservation de la viande.
En se substituant pour la fabrication des bandes aux supports fragiles classiques tels que l'acétate, le polyester permit dans les années 1970 une généralisation de l'enregistrement magnétique chez les particuliers.
Le polyester insaturé (UP) est aussi la résine la plus répandue dans la fabrication de pièces en matériaux composites. Il s'agit d'une résine thermodurcissable liquide, à laquelle on ajoute un durcisseur en faible proportion et des charges. Les résines polyester sont souvent associées au verre (ce renfort peut se présenter sous forme de fibres, tissus, microbilles) dans les pièces composites.
Il s'agit en général de composites à faible coût (coût matière ~ 2 €/kg, verre plus résine polyester). Les composites à matrice polyester sont utilisés principalement pour des applications grand public : fabrication de piscines, bateaux, cuves, etc.Notes et références
- (en) Vectran : Molecular Structure - Vectran Fiber, Inc.
- (de) Article de wikipedia « Trevira »
- (it) Article de wikipedia « Terital »
- Le vêtement, M.N. Boutin-Arnaud, S. Tasmadjian, Éditions Nathan, 1997 (ISBN 2-09-182472-0)
Annexes
Articles connexes
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