Classification des polymères

• Polymères naturels : biopolymères (trois principales familles : polysaccharides, polypeptides et polynucléotides), caoutchouc naturel...
• Polymères artificiels : ces polymères sont obtenus par modification chimique d'un polymère naturel d'origine :
• végétale : la cellulose est extraite, entre autres, du bois et du coton puis transformée en esters de cellulose, éthers de cellulose...
• animale : la caséine du lait mélangée au formaldéhyde donne la galalithe...
• Polymères synthétiques : polymères préparés par polymérisation de molécules monomères : polystyrène, polyisoprène synthétique...

Les liaisons covalentes constituant le squelette macromoléculaire peuvent être des liaisons :

• organiques carbone-carbone :

• les polyalcadiènes :

• le polybutadiène -[CH=CHCH₂CH₂]- et ses copolymères : polybutadiène hydroxytéléchélique (PBHT), poly(acrylonitrile-co-butadiène) (caoutchouc nitrile), poly(styrène-co-butadiène) (SBR), poly(styrène-bloc-butadiène) (SBS), poly(acrylonitrile-co-butadiène-co-styrène) (ABS),

• polyisoprène (IR), polychloroprène, poly(styrène-co-acrylonitrile), polyacétylène, poly(isobutène-co-isoprène) (caoutchouc butyle),

• les polyoléfines (ou polyalcènes)

• les polymères acryliques :

• polyacryliques : -[(ROCO)CHCH₂]- : poly(acide acrylique) (PAA), polyacrylamide (PAM), polyacrylates d'alkyles (polyacrylate de méthyle (PMA), polyacrylate d'éthyle (PEA), polyacrylate de butyle (PBA)),

• polyméthacryliques : -[(ROCO)C(Me)CH₂]- : poly(acide méthacrylique) (PMA), polyméthacrylates d'alkyles (polyméthacrylate de méthyle (PMMA), polyméthacrylate d'éthyle (PEMA), polyméthacrylate de butyle (PBMA)),

• les polymères vinyliques :

• polyvinyles éthers : -[ROCHCH₂]- : polyvinyle méthyle éther (PMVE), polyvinyle éthyle éther, polyvinyle isobutyle éther,

• polyvinyles alcools : alcool polyvinylique (PVAL) -[HOCHCH₂]- ,

• polyvinyles cétones : -[RCOCHCH₂]- : polyvinyle méthyle cétone,

• polyvinyles halogénés : -[CR₂CR₂]- avec R pouvant être un H ou un X (Halogène) :

• polyvinyles chlorés : polychlorure de vinyle (PVC); polychlorure de vinyle surchloré (PVC-C); polychlorure de vinylidène (PVDC),

• polyvinyles fluorés : polytétrafluoroéthylène (PTFE), polyfluorure de vinyle (PVF); polyfluorure de vinylidène (PVDF), éthylène tétrafluoroéthylène (ETFE), perfluoroalkoxy (PFA),

• polyvinyles nitrilés : polyacrylonitrile (PAN) -[NCCHCH₂]- ,

• polyvinyles esters : -[RCOOCHCH₂]- : polyacétate de vinyle (PVAc),

• polyvinyles acétals : polyvinyle de butyral (PVB), polyvinyle de formal,

• polyvinylpyridine,

• poly vinyl pyrrolidone (PVP),

• les polymères styréniques : polystyrène (PS) -[C₆H₆CHCH₂]-,

• les polyarylenealkylene : -[-Ar-(CH₂)_n]-,...

• organiques carbone-hétéroatome : Les familles de polymères les plus connues sont classées ci-dessous selon le groupe fonctionnel constituant leur chaîne squelettique :

• oxygène : polycétones, polyéthers, polyesters, polycarbonates,

• azote : polyamines, polyimines,

• oxygène-azote : polyamides, polyimides, polyuréthanes, polyurées,

• oxygène-soufre : polysulfones,...

• inorganiques :

• oxygène-silicium : polysiloxanes : polydiméthylsiloxane (PDMS), polydiphénylsiloxane (PDPS), polyméthylhydrosiloxane (PMHS),

• azote-soufre : polythiazyle (SN)_x, appelé aussi nitrure de soufre polymère,

• azote-phosphore : polyphosphazènes,

• azote-bore : polyborazylènes,

• étain-étain : polystannanes. L'étain est le seul élément métallique connu qui forme des polymères organométalliques composés d'une chaîne d'atomes métalliques liés entre eux par des liaisons covalentes,...

• Oligomères : masse moléculaire inférieure à 2 000 g/mol.
• Polymères : masse moléculaire supérieure à 2 000 g/mol.

• Les homopolymères : ce sont des polymères composés d'un seul type d'unité répétitive. La présence d'une seule unité résulte le plus souvent de la polymérisation d'un seul type de monomère : polyéthylène, polystyrène...
• Les copolymères : ce sont des polymères composés d'au moins deux types d'unités répétitives. Ces matériaux possèdent des propriétés physico-chimiques et mécaniques intermédiaires avec celles obtenues sur les homopolymères correspondants : ABS...

• tête à queue : CH₂-CH-R - CH₂-CH-R : cas le plus fréquent.
• tête à tête : R-CH-CH₂ - CH₂-CH-R
• queue à queue : CH₂-CH-R - R-CH-CH₂

• Les polymères thermoplastiques : ce sont des polymères linéaires (ou monodimensionnels), issus de la polymérisation de monomères bivalents. Les unités monomères sont liées de façon covalente. Ils deviennent malléables quand ils sont chauffés, ce qui permet leur mise en forme.
• Les polymères thermodurcissables : ils durcissent de façon irréversible sous l'action de la chaleur et/ou par ajout d'un réactif, les liaisons covalentes se développent dans les trois dimensions, ce sont des polymères tridimensionnels.
• Élastomères : selon le type de réticulation, les élastomères sont classés en deux familles :
• élastomères thermodurcissables : faible réticulation avec des liaisons covalentes ;
• élastomères thermoplastiques (TPE)  : faible réticulation avec des liaisons non covalentes comme les liaisons hydrogène.

Selon le type d'enchaînement des unités répétitives, les polymères non réticulés avec des liaisons covalentes, peuvent être classés en :

• polymères non branchés :
• polymères linéaires,
• polymères cycliques ;
• polymères branchés ou ramifiés :
• polymères linéaires branchés. La chaîne linéaire présente des ramifications. Ces ramifications peuvent être :
• aléatoires,
• systématiques et régulières : polymères en peigne, polymères en brosse, polymères en échelle, etc. ,
• polymères dendritiques : les ramifications émanent du centre du polymère. Ces ramifications peuvent être :
• aléatoire : polymères hyperbranchés,
• systématiques et régulières : dendrimères, polymères en étoile.

Un polymère peut se présenter à température ambiante à l'état liquide (plus ou moins visqueux) ou solide.

• Polymères amorphes : cas le plus fréquent.
• Polymères semi-cristallins.

Le tableau suivant compare ces deux familles de polymères.

• Polymères aliphatiques : fabriqués à partir de monomères aliphatiques
• Polymères semi-aromatiques : fabriqués à partir d'un mélange de monomères aliphatiques et aromatiques
• Polymères aromatiques (les polyaromatiques) : fabriqués à partir de monomères aromatiques

L'augmentation de l'aromaticité des polymères augmente leur résistance :

• mécanique : chocs, usure, fluage, frottements, etc. ;
• thermique :
• diminution du coefficient de dilatation, d'où la diminution du retrait au moulage,
• augmentation de la résistance au feu ;
• augmentation de la température de transition vitreuse
• augmentation de la température de dégradation
• chimique : solvants...

Les polymères semi-aromatiques ont des températures de fusion élevées et donc leur mise en œuvre se fait à des températures plus élevées que celles utilisées pour les polymères aliphatiques.

Les polymères aromatiques n'ont généralement pas de point de fusion ce qui rend leur mise en œuvre encore plus difficile.

• Polymères atactiques : les substituants sont positionnés aléatoirement.
• Polymères isotactiques : tous les substituants sont du même côté de la chaîne.
• Polymères syndiotactiques : les substituants sont répartis alternativement d'un côté et de l'autre de la chaîne.

• Polymères non chargés : cas le plus fréquent.
• Polymères ioniques.

• Polymères isolants : cas le plus fréquent.
• Polymères conducteurs.

• Polymères thermolabiles : cas le plus fréquent.
• Polymères thermostables.