Fluoropolymère
Un fluoropolymère ou polymère fluoré est un polymère dont le motif de répétition est un fluorocarbure, et qui comprend donc de multiples liaisons carbone-fluor fortes. Les fluoropolymères sont en général caractérisés par une grande résistance aux solvants, acides et bases.
Histoire
[modifier | modifier le code]Les fluoropolymères furent découverts accidentellement en 1938 par le Dr Roy Plunkett alors qu'il polymérisait du tétrafluoroéthylène pour former du polytétrafluoroéthylène (PTFE, plus connu sous la marque Téflon de DuPont).
Monomères
[modifier | modifier le code]Ces différents monomères peuvent être utilisés pour synthétiser des fluoropolymères :
- éthylène (E) ;
- propylène (P) ;
- fluorure de vinyle (VF1) ;
- fluorure de vinylidène (VDF ou VF2) ;
- tétrafluoroéthylène (TFE) ;
- hexafluoropropylène (HFP) ;
- perfluoropropylvinyléther (PPVE) ;
- perfluorométhylvinyléther (PMVE) ;
- chlorotrifluoroéthylène (CTFE) : CFCl=CF2.
Exemples
[modifier | modifier le code]| Fluoropolymère | Noms commerciaux | Monomère(s) | Point de fusion |
|---|---|---|---|
| Poly(fluorure de vinyle) (PVF) | Tedlar de DuPont | VF1 | 200 °C |
| Poly(fluorure de vinylidène) (PVDF) | Kynar d'Arkema, Solef et Hylar de Solvay Solexis, Dyflor et Foraflon | VF2 | 175 °C |
| Polytétrafluoroéthylène (PTFE) | Téflon de DuPont, Algoflon et Polymist de Solvay Solexis, Hostalen, Hostaflon et Fluon | TFE | 327 à 342 °C |
| Polychlorotrifluoroéthylène (PCTFE) | Aclon, Fluon, Halon, Hostaflon, Kel-F, Neoflon, Plaskon, Voltalef[1] | CTFE | 213 °C |
| Perfluoroalkoxy (PFA) | Téflon de DuPont, Hyflon de Solvay Solexis | PPVE + TFE | 305 °C |
| Éthylène propylène fluoré (FEP) | Téflon de DuPont | HFP + TFE | 274 à 295 °C |
| Éthylène tétrafluoroéthylène (ETFE) | Tefzel de DuPont, Fluon d'Asahi Glass | TFE + E | 265 °C |
| Polyéthylènechlorotrifluoroéthylène (ECTFE) | Halar de Solvay Solexis | CTFE + E | 240 à 247 °C |
| Perfluoropolyéther (PFPE) | Fomblin et Galden de Solvay Solexis | ||
| Perfluorosulfonique acide (PFSA) | Nafion de DuPont | ||
| Perfluoropolyoxétane | |||
| Fluoroélastomères |
Propriétés
[modifier | modifier le code]Les fluorpolymères peuvent être soit thermodurcissables soit thermoplastiques. Ils peuvent être homopolymères ou copolymères (ex. : éthylène tétrafluoroéthylène).
Les fluoropolymères partagent les propriétés des fluorocarbures, notamment le fait qu'ils ne sont pas aussi sensibles aux forces de van der Waals que les hydrocarbures. Ceci participe à leurs propriétés anti-adhérentes et réductrices de friction. Ils sont aussi stables en raison de la stabilité qu'apportent les multiples liaisons carbone-fluor au composé. Cette stabilité est thermique (thermostabilité), aux ultraviolets et à un grand nombre de produits chimiques (inertie chimique). Ils sont hydrophobes et oléophobes et ont un faible indice de réfraction.
Le tableau suivant liste les principales propriétés des principaux fluoropolymères[2],[3] :
| Propriété | Méthode ASTM | Unité | PTFE | FEP | PFA | ETFE | ECTFE | PCTFE | PVDF |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Masse volumique | D792 | g/cm3 | 2,17 | 2,12 - 2,17 | 2,12, - 2,17 | 1,73 -1,74 | 1,7 | 1,7 | 1,78 |
| Indice de réfraction | - | 1,34 | 1,34 - 1,345 | 1,4 | |||||
| Limite d'élasticité | D638 | MPa | 17 | 23 | 27 | 48 | 48 | 42 | 54 |
| Allongement à la rupture | D638 | % | 200-500 | 250-350 | 300 | 200-500 | 200-300 | 80-250 | 20-150 |
| Module de Young | D638 | MPa | 600 | 500 | 700 | 1 500 | 1 650 | 1 500 | 2 400 |
| Dureté | D2240 | Shore D | 60 | 57 | 62 | 75 | 75 | 90 | 79 |
| Température de fléchissement sous charge (HDT) à 455 kPa | D648 | °C | 120 | 70 | 73 | 104 | 115 | 120 | 150 |
| Température de fléchissement sous charge à 1 820 kPa | D648 | °C | 50 | 54 | 48 | 71 | 76 | - | 115 |
| Température de fusion | °C | 256 - 260 | 310 | 260 - 267 | |||||
| Température de service continu | °C | -200 à +260 | -200 à +205 | -200 à +155 | |||||
| Indice limite d'oxygène | D2863 | % | >95 | >95 | >95 | 30-36 | |||
| Constante diélectrique mesurée à 1 MHz | D150 | - | 2,1 | 2,1 | 2,1 | 2,6 |
Applications
[modifier | modifier le code]- Matériau très utilisé dans les panneaux solaires photovoltaïques pour sa résistance à la chaleur (point de fusion élevé) et sa transparence. Il sert au niveau de la mise en position des cellules et des feuilles de EVA. Sa conductivité électrique permet d'isoler toute la structure de la carcasse du panneau.
- Les drones à fibre optique: véhicules sans pilote — généralement volant — filoguidé qui utilise une fibre optique comme système de guidage et de contrôle principal, contrairement aux drones classiques contrôlés via ondes radio. La longueur de la fibre optique est généralement comprise entre 5 et 20 km, bien que des prototypes d'une portée allant jusqu'à 50 km aient été développés[4].
Ces drones sont massivement utilisés en Ukraine depuis 2024 pour des missions de reconnaissance ou comme drone kamikaze. Ils sont impossibles à brouiller par des adversaires puisque le contrôle ne se fait pas par ondes et sont très difficiles à détecter[5].
Les traînées de plusieurs kilomètres de câbles à fibres optiques laissées par les drones sur les zones de déploiement créent une pollution plastique. La plupart de ces câbles sont fabriqués à partir de polymères synthétiques tels que le polyméthacrylate de méthyle et les fluoropolymères(la fibre de verre est cassante, plus lourde et moins flexible que les fibres polymères). Cela peut mettre en danger aussi bien les oiseaux que les chauves-souris ainsi que des mammifères terrestres[6],[7]. Il est à noter que les effets — à court comme à long terme — de ces fils ne sont pas encore clairs[7].
Polluants et lobbying
[modifier | modifier le code]Les fluoropolymères font partie des composés chimiques appelés PFAS ou « polluants éternels », et à ce titre sont visés par un projet de l'Union européenne visant à les interdire. De ce fait, ils font l'objet d'un puissant lobbying des industries les fabriquant ou les utilisant, et deux articles à visée scientifique signés par des employés des sociétés concernées — W.L. Gore, Chemours, AGC Chemicals, Arkema, Daikin, 3M, Gujarat Fluorochemicals et Solvay — tentent de démontrer qu'ils s'agit de produits différents des PFAS et sans danger. Ces deux rapports ont été cités plus de 1000 fois en réponse à une consultation de l'Agence européenne des produits chimiques, selon l'initiative Forever Lobbying Project, une association informelle de journaux visant à documenter le lobbying autour des PFAS[8],[9]. L'un des arguments avancés est qu'il s'agirait de produits peu préoccupants (« products of low concern » ) selon « les critères de l'OCDE » alors que de tels critères n'existent pas. Les autres arguments portent sur leur caractère affirmé sans preuve comme irremplaçable, ou sur les conséquences économiques de l'arrêt de leur production, ressenti comme un chantage à l'emploi[8],[9].
Notes et références
[modifier | modifier le code]- ↑ « PCTFE / PTFCE (polychlorotrifluoroethylene) », sur plastiques-nobles.com (consulté le )
- ↑ « Typical Properties of Fluoropolymers », Fluorotherm (consulté le )
- ↑ Marc Carrega, « Aide-mémoire - Matières plastiques », coll. Aide-Mémoire, Dunod/L'Usine nouvelle, 2009, 2e éd., 256 p.
- ↑ (en) Hambling, « Fiber Optic Bird’s Nest Heralds A Fiber Drone Summer In Ukraine », Forbes, (consulté le ).
- ↑ (en) « Israel to expand use of fiber-optic guided drones », Globes, (lire en ligne, consulté le ).
- ↑ Wang et Chang, « Fiber-Optic drones revolutionize warfare but leave toxic footprint in Ukraine », digitimes.com, DigiTimes (consulté le )
- 1 2 Moreland, « Plastic pollution from fibre optic drones may threaten wildlife for years », Conflict and Environmental Observatory (consulté le )
- 1 2 (en) Vicky Cann et et al., Chemical reaction: Inside the corporate fight against the EU’s PFAS restriction, Corporate Europe Observatory, , 58 p. (lire en ligne), p. 19
- 1 2 « La campagne de désinformation du lobby du plastique pour défendre les PFAS », Le Monde, (lire en ligne, consulté le )
- (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Fluoropolymer » (voir la liste des auteurs).
