Polyaryléther

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Groupe diphényl éther, le plus simple groupe aryl éther, présent dans le squelette d'un polyaryléther (—[-OAr-]n—).

Les polyaryléthers ou polyéthers aromatiques (PAE) sont une famille de polymères qui contiennent des liaisons éther aromatique dans leur chaîne principale. Ils présentent une bonne résistance à la chaleur[1]. On distingue les polyphénylènes éthers « modifiés », facilement transformables, qui sont des mélanges thermoplastiques techniques.

Symboles utilisés[modifier | modifier le code]

Source : Regloplas[2]

Exemples[modifier | modifier le code]

PPO non substitué[modifier | modifier le code]

PPO non substitué, avec un enchaînement en position para.

Stricto sensu, le poly(oxyde de phénylène) est le polymère non substitué dont la structure moléculaire est représentée ci-contre. Sa température de transition vitreuse (Tv) se situe à 82 °C[5]. Ce polymère possède un point de fusion (Tf) à environ 250 °C ; il est trop rigide et insoluble pour être fabriqué[1].

PPE[modifier | modifier le code]

Le membre le plus important des PPE est le poly[oxy-(2,6-diméthyl-1,4-phénylène)][1], aussi appelé poly[oxy-(2,6-diméthylphénylène)], poly(oxyde de p-phénylène) (en), ou plus simplement PPE[6] ou « PPO », un polymère de la famille des PPO. Il est constitué d'un noyau phénylène 2,6-disubstitué par deux groupes méthyle.

Ce polymère a été découvert en 1957 par le chimiste canadien Allan Hay (né en 1929), et a été commercialisé par General Electric Plastics (désormais Sabic Innovative Plastics) en 1964 sous le nom commercial de PPO[7].

Ce PPO (ou PPE) est obtenu par polycondensation oxydante (couplage oxydant) du 2,6-xylénol (en), en catalyse homogène[8] (utilisation d'un sel de cuivre et d'une amine tertiaire[7]). Ce PPE ne s'hydrolyse pas[8].

Polycondensation oxydante du 2,6-xylénol, en présence d'un complexe catalytique cuivre-pyridine, produisant un PPE courant.

La température de transition vitreuse de ce polymère semi-cristallin, onéreux, vaut 207 °C et son point de fusion 267 °C[7]. La mise en forme du polymère à l'état pur est difficile ; ceci est dû à la présence des deux groupes méthyle sur le noyau phénylène, qui réduit la déformabilité des liaisons éther (-C-O-C-).

Les PPE peuvent aussi être synthétisés par la condensation d'Ullmann (en).

PPE modifiés (par mélange)[modifier | modifier le code]

La processabilité conduit à réaliser des mélanges de polymères (« alliages »[9]). Le PPE issu du 2,6-xylénol est par exemple modifié au moyen de polystyrène (PS) (bon marché), de polystyrène choc (SB), de polyamide (PA) ou de polyacrylonitrile (PAN).

Noryl[modifier | modifier le code]

Le Noryl (à l'origine un mélange PPO + SB) est un exemple rare de miscibilité totale de deux polymères ; ce PPO modifié a été commercialisé par General Electric Plastics en 1964[8].

Exemples[modifier | modifier le code]

Différents mélanges de PPE ont été développés, par exemple[2],[9] :

  • PPE + PA : mélange le plus important, ex. : PPE + PA 6-6 ;
  • PPE + PBT ;
  • PPE + PPS ;
  • PPE + PS ;
  • PPE + PS + PA ;
  • PPE + PS-HI ; autre symbole : PPE + SB (ex. : Noryl) ;
  • PPE + SBS ;
  • PPE + SEBS.

Des mélanges renforcés sont disponibles, le taux de fibre de verre peut atteindre 30 %[8]. Le Noryl GTX RNX130 est un grade renforcé du mélange PPE + PS + PA ; par exemple, sa température de déformation sous charge (en) (HDT) atteint 251 °C (pour 30 % FV)[10].

Principaux analogues[modifier | modifier le code]

Polysulfures aromatiques[modifier | modifier le code]

Les polysulfures aromatiques sont des analogues proches des polyéthers aromatiques. Un exemple est le poly(sulfure de phénylène) (PPS).

Polyaryléthercétones[modifier | modifier le code]

La plus importante des polyaryléthercétones (en) (PAEK) est la poly(éther-éther-cétone de phénylène) (PEEK). Voir aussi Polycétone.

Polyaryléthersulfones[modifier | modifier le code]

Article connexe : Polysulfone.

Les polyaryléthersulfones (PAES) font aussi partie de la liste des analogues des polyaryléthers.

Polyétherimides[modifier | modifier le code]

Les polyétherimides (PEI) font partie des polyimides thermoplastiques.

Propriétés[modifier | modifier le code]

Support de ventilateur d'ordinateur en PPO (modifié) ; un exemple d'objet nécessitant une bonne précision et stabilité dimensionnelle, et un bon comportement au feu.

Les polyéthers aromatiques et leurs analogues possèdent de bonnes propriétés thermomécaniques et chimiques ; le PPO pur (non modifié par mélange) et certains analogues sont des polymères de hautes performances (en) (polymères spéciaux ; les matériaux correspondant sont onéreux) à valeur de Tv relativement élevée (ex. : PEEK, PPS, polymères sulfoniques PSU, PESU et PPSU).

Les caractéristiques des matériaux varient selon leur composition. Le mélange PPE + SB a une densité d'environ 1,06 et résiste au choc à froid. La température maximale d'utilisation de certains grades est égale à 150 °C[6]. L'indice limite d'oxygène de certains PPE modifiés, sans additif halogéné, atteint 32[8]. La température d'injection du PPO modifié est dans la plage 260 à 300 °C, contre 320 à 350 °C pour le PPO[8].

Polymères modifiés avec du PPE[modifier | modifier le code]

Certains polymères peuvent être modifiés par mélange avec du PPE[2] :

  • PA + PPE ;
  • PC + PPE + SB ;
  • PS + (PPE + PS).

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. a, b et c (en) Mark Alger, Polymer Science Dictionary, Londres, Chapman & Hall,‎ 1997, 2e éd., 628 p. (ISBN 0-412-60870-7, lire en ligne), p. 440
  2. a, b et c (mul) Liste d'après Regloplas AG/Motan GmbH, Temperaturtabellen-Temperature Tables-Tables de Températures, séries Plast Praxis, 12e éd., 1997, 221 p., Hüthig GmbH, p. 185-190 (ISBN 3-7785-2613-8) (13e éd. : 2002, 232 p. (ISBN 3-7785-3019-4))
  3. À ne pas confondre avec le poly(oxyde de propylène) PPOX.
  4. À ne pas confondre avec une modification chimique de polymère.
  5. Michel Fontanille et Yves Gnanou, Chimie et physico-chimie des polymères, Dunod,‎ 2002, 1e éd., 604 p. (ISBN 2100039822), p. 544
  6. a et b Matériautech, « PPE - Polyphénylène éther » (consulté le 15 août 2014).
  7. a, b et c (de) Wilhelm Keim (dir.), Kunststoffe: Synthese, Herstellungsverfahren, Apparaturen, Weinheim, Wiley-VCH,‎ 2006, 379 p. (ISBN 3-527-31582-9, lire en ligne), p. 211-213
  8. a, b, c, d, e et f Jean Bost, Matières plastiques : Chimie - applications, Paris, Technique et documentation,‎ 1980, 1e éd., 437 p. (ISBN 2-85206-068-X), p. 383-385. (2e éd. : 1985 (ISBN 978-2-85206-287-0))
  9. a et b Françoise Pardos, « Alliages de polyphénylène éther PPE - Aspects économiques (réf. AM3388) », Éditions T.I.,‎ 10 octobre 2012 (consulté le 15 août 2014).
  10. (en) MatWeb, « Sabic Innovative Plastics Noryl GTX RNX130 PPE+PS+PA » (consulté le 15 août 2014).

Bibliographie[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]