Économie

L'importance économique des matières plastiques est majoritaire dans la chimie industrielle. Leur percée est telle que leur consommation actuelle en volume est supérieure à celle des métaux.

Production

Avec une production mondiale voisine de 54 millions de tonnes en 2001, le polyéthylène [(-CH₂-)_n] est le polymère de synthèse le plus consommé. Les plus répandus sont ensuite le polychlorure de vinyle (Le vinyle est, selon l’IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry), l’autre nom qui est donné à l’éthényle de formule développée suivante :) [(-CH₂-CH(Cl)-)_n], le polypropylène [(-CH₂-CH(CH₃)-)_n], le polyéthylène téréphtalate (PET), le polystyrène, les polyamides et les acryliques.

Le PET et le poly(carbonate de bisphénol A) (PC, thermoplastique technique) connaissent une forte progression depuis les années 1990. La production totale du PET était d'environ 18 millions de tonnes en 2001.

Consommation

Les plus fortes consommations concernent les marchés du bâtiment, de l'emballage et de l'électricité-électronique. La consommation par habitant était de 92 kg en Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme l’extrémité occidentale...) occidentale en 2000.

Typologie

On distingue globalement (hors matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) composites) :

• thermoplastiques de grande consommation, dits de commodité (hors fibres (Une fibre est une formation élémentaire, végétale ou animale, d'aspect filamenteux, se présentant généralement sous forme de faisceaux.) textiles) ;
• thermoplastiques semi-techniques et techniques (hors fibres textiles) ;
• autres thermoplastiques (fibres textiles) ;
• thermodurcissables moulés ;
• autres thermodurcissables (peintures, vernis, adhésifs, liants pour contreplaqués ou pour abrasifs, revêtements divers, etc.).

Autres classifications envisageables : selon leur origine (polymères naturels, artificiels et synthétiques), leur famille physico-chimique (thermoplastiques, thermodurcissables, thermostables, élastomères), leur structure [polymères linéaires (ou monodimensionnels) et tridimensionnels].

Familles de matières plastiques

Thermoplastiques

Les matériaux plastiques composés de polymères à chaîne linéaire (En chimie organique, on dit qu'un hydrocarbure est à chaîne linéaire si tous ses atomes hydrocabonés se placent les uns à la suite des autres et ayant la forme :) ou ramifiée sont en principe fusibles. Les polymères thermoplastiques (ou polyplastes) se déforment et sont façonnables sous l'effet de la chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !), gardant cette forme en refroidissant (analogie avec la cire (Chimiquement, la cire est un ester de l'éthylène glycol et de deux acides gras ou un monoester d'acide gras et d'alcool à longues chaines. Le terme de cire a longtemps fait...) des bougies). Ce phénomène réversible permet leur recyclage : les objets sont broyés et « refondus » pour en élaborer d'autres.

Les thermoplastiques sont par ailleurs solubles dans des solvants spécifiques, ce qui permet leur utilisation comme revêtements et colles (Colles (pluriel collis) est un mot d'origine latine désignant une petite colline ou une légère surélévation de la surface.).

Pour fixer les idées, la plupart des polymères linéaires industriels ont des masses molaires voisines de 10⁵ g•mol^-1. Une macromolécule (Une macromolécule est une très grande molécule. La notion de macromolécule a été introduite en 1922 par le chimiste allemand Hermann...) linéaire peut avoir une longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa longueur est celle de l’objet complètement...) qui dépasse le dixième de micromètre (Un micromètre (symbole μm) vaut 10-6 = 0, 000 001 mètre.), ses dimensions (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son épaisseur, ou bien son diamètre...) latérales restant mille fois plus faibles.

Les textiles synthétiques (fils et fibres) sont toujours thermoplastiques. Ils sont apparus en 1940. On compte actuellement plus de quarante types de textiles synthétiques et plus d'un millier de noms commerciaux pour les désigner.

Thermodurcissables

Les polymères thermodurcissables prennent leur forme définitive après la réaction chimique (polymérisation) accompagnant leur transformation. Le réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit...) tridimensionnel obtenu donne au produit fini son caractère d'irréversibilité (La réversibilité et l’irréversibilité sont des concepts importants en physique et tout particulièrement en thermodynamique.) thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts de chaleur suivant...). La structure réalisée avec une résine thermodurcissable ne peut varier et se trouve géométriquement figée (analogie avec la cuisson d'un œuf). Plus le composé sera tridimensionnel, plus il sera rigide, cassant, insoluble et infusible.

Exemple : copolymérisation du polyester insaturé en présence de styrène. La structure obtenue est définitive, le produit fini est infusible donc non transformable et non recyclable.

Élastomères

Les élastomères sont hautement déformables : ils se caractérisent par la faculté de supporter de grandes déformations (jusqu'à environ 1 000 %) avant rupture.

Les élastomères sont des polymères à caractère amorphe ou cristallin présentant des propriétés remarquables en élasticité, amortissement et étanchéité (L'étanchéité est le résultat de l'interdiction d'un passage. Ce terme général peut être compris dans de nombreux domaines.) (air, eau). Ils sont thermoplastiques et deviennent thermodurcissables par vulcanisation.

Ils sont employés en général réticulés, et le plus souvent à une température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud,...) supérieure à leur température de transition vitreuse, sur le plateau caoutchouteux ; utilisation : fabrication de la gomme des pneumatiques [contenant principalement du caoutchouc naturel (NR) et du copolymère styrène-butadiène (SBR), bandes transporteuses, tuyaux, durits, coussins, silentblocs, joints, mastics, gants médicaux, chaussures, etc.

Polymères des trois familles de matières plastiques

L'usage (L’usage est l'action de se servir de quelque chose.) prévaut de réserver le terme de matière plastique (Une matière plastique ou en langage courant un plastique est un mélange contenant une matière de base (un polymère) qui est susceptible d'être moulé, façonné, en général à chaud et sous...) à trois grandes familles de matériaux, les thermoplastiques, les thermodurcissables et les plastiques techniques, dont la structure, les propriétés physico-chimiques et de mise en œuvre (comportement sous l'action de la chaleur et de la pression) diffèrent totalement. Les résines thermoplastiques sont les plus utilisées industriellement.

Les polyimides, le polytétrafluoroéthylène et les silicones peuvent être classés dans les thermostables ou les polymères techniques.