Il est essentiel de comprendre les différences entre homopolymères et copolymères pour choisir le matériau approprié au moulage par injection. Cet article explore les caractéristiques, les propriétés et les applications des homopolymères et des copolymères, et explique comment ces classifications de polymères influencent le choix du matériau et ses performances.
Qu'est-ce qu'un homopolymère ?
Un homopolymère est un type de polymère dont la structure structurale est constituée d'une seule unité monomère répétitive. Autrement dit, il est composé de molécules monomères identiques liées entre elles par des liaisons covalentes pour former une longue chaîne polymère.
- Un homopolymère ne possède qu'un seul type de monomère : AAAAAA
Quels sont les différents types d'homopolymères ?
Voici quelques exemples clés d'homopolymères :
- Chlorure de polyvinyle (PVC) – fabriqué à partir d'unités répétitives de chlorure de vinyle
- Polyéthylène (PE) – fabriqué à partir d'unités répétitives d'éthylène
- Polyéthylène haute densité (PEHD) – un type de polyéthylène à densité et cristallinité plus élevées
- Polypropylène (PP) – fabriqué à partir d'unités répétitives de polypropylène
- Polycarbonate – composé d'unités répétitives de bisphénol A et de phosgène
- Polyester – fabriqué à partir d'unités répétitives d'un monomère ester
- Nylon 6 – fabriqué à partir d'unités répétitives de caprolactame
- Nylon 11 – composé d'unités répétitives d'acide 11-aminoundécanoïque
- Polytétrafluoroéthylène (PTFE) – fabriqué à partir d'unités répétitives de tétrafluoroéthylène
- Polystyrène – fabriqué à partir d'unités répétitives de styrène
- Polyacrylonitrile – fabriqué à partir d'unités répétitives d'acrylonitrile
- Nylon 6,6 – fabriqué à partir d'unités répétitives formées par condensation d'hexaméthylènediamine et d'acide adipique
Que sont les copolymères ?
Un copolymère est un type de polymère issu de plusieurs monomères. Autrement dit, les copolymères sont obtenus par copolymérisation, c'est-à-dire la polymérisation de deux ou plusieurs monomères différents au sein d'une même chaîne polymère.
- Un copolymère est constitué de deux monomères ou plus liés entre eux : ABABAB
Quels sont les différents types de copolymères ?
Voici quelques exemples clés de copolymères :
- Caoutchouc styrène-butadiène (SBR) – un copolymère aléatoire composé de monomères de styrène et de butadiène
- Acrylonitrile butadiène styrène (ABS) – un terpolymère composé de monomères d'acrylonitrile, de butadiène et de styrène
- L'acétate d'éthylène-vinyle (EVA) est un copolymère aléatoire d'éthylène et d'acétate de vinyle.
- Le polyéthylène-acétate de vinyle (PEVA) est un copolymère d'éthylène et d'acétate de vinyle.
- Le caoutchouc nitrile est un copolymère aléatoire d'acrylonitrile et de butadiène, utilisé dans la fabrication de gants et de joints jetables.
- Copolymère styrène-acrylonitrile (SAN) – un copolymère alterné de styrène et d'acrylonitrile
- Nylon 6,6 – un copolymère alterné d'hexaméthylènediamine et d'acide adipique
- L'acide poly(lactique-co-glycolique) (PLGA) est un copolymère d'acide lactique et d'acide glycolique.
- Polystyrène choc (HIPS) – un copolymère greffé de polystyrène et de polybutadiène
- Styrène-isoprène-styrène (SIS) – un copolymère à blocs
Quelle est la différence entre un homopolymère et un copolymère ?
La principale différence réside dans le fait que l'homopolymère ne contient qu'un seul type de monomère, répété selon une structure simple, tandis que le copolymère incorpore deux monomères différents ou plus, ce qui donne lieu à des structures plus complexes et à des propriétés combinées. Le choix entre les deux dépend des exigences spécifiques de l'application.
Les homopolymères ont généralement des niveaux de cristallinité plus élevés, ce qui leur confère des propriétés mécaniques supérieures à court terme, notamment en termes de rigidité, de résistance à la traction, de résistance aux chocs et de résistance au fluage initial.
En revanche, les copolymères présentent une meilleure résistance à l'oxydation et une résistance améliorée au fluage à long terme et à la rupture par fluage.
Les copolymères, grâce à leur faible cristallinité, offrent des avantages en termes de stabilité dimensionnelle, de friction réduite et d'usure moindre.
Bien que les homopolymères absorbent moins d'humidité, les copolymères sont plus résistants à l'hydrolyse dans l'eau chaude et présentent une meilleure résistance aux matériaux alcalins.
Alors que les homopolymères ont une température de déformation thermique plus élevée en raison de leur cristallinité plus élevée, les copolymères affichent des températures d'utilisation continue plus élevées grâce à leur stabilité à long terme supérieure.
Voici le formulaire pour une compréhension facile :
| Propriétés | copolymère | Homopolymère |
|---|---|---|
| Cristallinité | ↓ | ↑ |
| Rigidité | ↓ | ↑ |
| Résistance à la traction | ↓ | ↑ |
| Résistance aux chocs | Plus élevée, surtout à basses températures | ↓ |
| Résistance au fluage | Meilleures performances à long terme | Meilleures performances à court terme |
| Resistance à la fatigue | ↓ | ↑ |
| stabilité dimensionnelle | ↑ | ↓ |
| Résistance chimique | Mieux, notamment face aux acides et aux bases | ↓ |
| Résistance à l'oxydation | ↑ | ↓ |
| Résistance à l'eau | Meilleur dans l'eau chaude | Absorption d'humidité plus faible, mais moindre résistance à l'hydrolyse |
| Résistance à la température | Température d'utilisation continue plus élevée grâce à une meilleure stabilité à long terme | Température de déformation thermique plus élevée, mais température d'utilisation continue plus basse |
| En cours | Température de traitement plus basse et plage de traitement plus large grâce à une cristallinité plus faible | Fenêtre de traitement plus étroite et température de traitement plus élevée en raison d'une cristallinité plus élevée |
| Renfort en fibre de verre | Les propriétés mécaniques sont plus élevées lorsque le matériau est chargé de fibres de verre, grâce à un meilleur couplage. | Les propriétés mécaniques sont plus faibles avec le matériau chargé de verre qu'avec le copolymère. |
Quelles sont les applications des homopolymères et des copolymères ?
En comprenant les applications des homopolymères et des copolymères, vous pourrez facilement décider lequel choisir dans une situation donnée.
| Application | Homopolymères | Copolymères |
|---|---|---|
| Emballage | Contenants, sacs et films en plastique pour aliments et marchandises (par exemple, polyéthylène, polypropylène) | L'alcool éthylène-vinylique (EVOH) comme couche barrière dans les emballages alimentaires ; l'acétate d'éthylène-vinyle (EVA) dans les adhésifs et les mastics. |
| Médical et Santé | Dispositifs médicaux, seringues, instruments chirurgicaux, fournitures médicales jetables (par exemple, polypropylène, PVC) | Les copolymères biocompatibles comme le PLGA sont utilisés dans les implants médicaux, les systèmes d'administration de médicaments et l'ingénierie tissulaire ; les copolymères séquencés sont utilisés dans les pansements et les dispositifs médicaux. |
| Automobile | Intérieurs de voiture, réservoirs de carburant, boîtiers de batterie, pare-chocs, garnitures intérieures, tableaux de bord (par exemple, en polypropylène) | Les copolymères d'éthylène sont utilisés dans les joints, les tuyaux et les garnitures intérieures pour leur durabilité et leur flexibilité ; les copolymères séquencés comme le SBS sont utilisés dans les pneumatiques. |
| Les textiles | Fibres et tissus pour tapis, ameublement, vêtements, cordes, ficelles (par exemple, polyester, polyamide) | Spandex et nylon-6,6 pour l'évacuation de l'humidité et la résistance aux flammes ; copolymères acryliques dans les cosmétiques et les produits de soins personnels |
| Composant électrique | Isolation des câbles, connecteurs, condensateurs (par exemple, polyéthylène, PTFE) | - |
| La construction | Tuyaux, raccords, matériaux d'isolation, revêtement (par exemple, PVC) | Adhésifs thermofusibles à base de copolymères d'éthylène pour le bâtiment et la construction |
| Biens de consommation | Jouets, équipements sportifs, meubles, appareils électroménagers, bagages, articles ménagers (divers homopolymères) | Les copolymères séquencés dans les chaussures, les jouets et autres biens de consommation |
| L'agriculture | Tuyaux d'irrigation, ensilage en balles, matériaux de rétention d'humidité du sol, films pour serres (ex. polyéthylène) | - |
| Industriel | Feuilles, tuyaux et emballages de transport réutilisables pour réservoirs d'acides et de produits chimiques (divers homopolymères) | Membranes pour la séparation des gaz et des liquides ; émulsifiants et dispersants |
| Matériaux avancés | - | Copolymères à blocs dans les composites, les matériaux hybrides et les matériaux réactifs ; nanostructures auto-assemblées pour diverses applications |
