L'humanité utilise des matériaux polymères naturels tels que le bois, le cuir et la laine depuis le début de l'histoire, mais les polymères synthétiques ne sont devenus possibles qu'après le développement de la technologie du caoutchouc dans les années 1800.Le premier matériau polymère synthétique, le celluloïd, a été inventé par John Wesley Hyatt en 1869, à partir de nitrate de cellulose et de camphre.L'invention de la bakélite par Leo Hendrik Baekeland en 1907 a constitué une avancée majeure dans le domaine des polymères synthétiques. Les travaux d'Hermann Staudinger dans les années 1920 ont clairement démontré la nature macromoléculaire des longues chaînes d'unités répétitives.1 Le mot « polymère » vient du grec et signifie « de nombreuses les pièces'.La croissance rapide de l'industrie des polymères a commencé peu avant la Seconde Guerre mondiale, avec le développement des polymères acryliques, du polystyrène, du nylon, des polyuréthanes et l'introduction ultérieure du polyéthylène, du polyéthylène téréphtalate, du polypropylène et d'autres polymères dans les années 1940 et 1950.Alors qu’environ 1 million de tonnes seulement étaient produites en 1945, la production de plastique a dépassé en volume celle de l’acier en 1981, et l’écart n’a cessé de se creuser depuis.
Les polymères purs sont rarement traités seuls.Ils sont mélangés à d'autres matériaux, généralement par mélange mécanique ou par mélange à l'état fondu pour produire des granulés, des poudres ou des lattes à utiliser dans des opérations de traitement ultérieures.2 Ces produits composés sont appelés « plastiques », ce qui signifie « pliables » en grec.Les composés peuvent comprendre des charges (pour réduire les coûts), des renforts, d'autres polymères, des colorants, des retardateurs de flamme, des stabilisants (pour empêcher la détérioration due à la lumière, à la chaleur ou à d'autres facteurs environnementaux) et divers auxiliaires de transformation.
Les polymères synthétiques peuvent être classés en deux catégories.Les thermoplastiques (de loin le plus grand volume) peuvent être fondus par chauffage, solidifiés par refroidissement et refondus à plusieurs reprises.Les principaux types sont le polyéthylène (PE), le polypropylène (PP), le polystyrène (PS), le chlorure de polyvinyle (PVC), le polycarbonate (PC), le polyméthacrylate de méthyle (PMMA), le polyéthylène téréphtalate (PET) et le polyamide (PA, nylon).Les thermodurcissables sont durcis par application de chaleur et de pression, grâce à la réticulation, c'est-à-dire la création de réseaux tridimensionnels permanents.Ils ne peuvent pas être ramollis par chauffage pour être retraités.La bakélite, les époxy et la plupart des polyuréthanes sont thermodurcissables.
Le présent aperçu est exclusivement consacré à la transformation des thermoplastiques.Les thermoplastiques commerciaux sont classés selon leurs performances comme « produits de base » (faible performance, comme le PE, PP, PS et PVC), « ingénierie » (comme le PC, le nylon et le PET) ou « avancés » (performances les plus élevées, comme le polymères à cristaux liquides (LCP), sulfure de polyphénylène (PPS) et polyétheréthercétone (PEEK)).La croissance explosive prévue dans l’ingénierie et les polymères avancés ne s’est pas concrétisée.L’utilisation des plastiques n’a cessé de croître au cours des trois dernières décennies, mais principalement dans la catégorie des produits de base.Actuellement, les polymères de base représentent environ 88 % du volume produit3, les plastiques techniques environ 12 % et progressent à moins de 1 %.Bien que les prix des polymères avancés par kilogramme soient bien plus élevés que ceux des polymères de base, leur valeur globale pour l’économie reste très faible.
Les plastiques de base ont de faibles résistances et rigidités par rapport aux métaux ou aux céramiques, et ils ont tendance à présenter un fluage sous une force appliquée.Ils ont également des limites de température lors de leur utilisation comme solides (la plupart fondent entre 100 et 250°C).Les modules de traction des plastiques courants sont d'environ 1 GPa (contre 210 GPa pour l'acier).Une amélioration significative peut être obtenue par l'alignement des chaînes polymères.En fait, les liaisons carbone-carbone sont très fortes et des polyéthylènes à simple feuillet ont été produits avec des valeurs de module supérieures à celles de l'acier.Une orientation élevée peut être obtenue par des techniques de traitement spéciales, par exemple l'extrusion et l'étirage ultérieur à basse température.À basse température, les chaînes polymères ont une mobilité limitée et leur orientation demeure après étirement.Les découvertes et développements récents de catalyseurs à site unique à base de métallocène ont abouti à de nouvelles qualités de polymères de base ayant une architecture moléculaire contrôlée et des propriétés améliorées.
La production mondiale de polymères a augmenté3, passant de 27 millions de tonnes en 1975 à environ 200 millions de tonnes par an en 2000, et continue de croître.Selon un rapport récent4, les expéditions de produits en plastique aux États-Unis se sont élevées en 2000 à 330 milliards de dollars, et les industries d'approvisionnement en amont ont réalisé des ventes de 90 milliards de dollars, ce qui porte le total annuel à 420 milliards de dollars.Le nombre total d'emplois était estimé à 2,4 millions, soit environ 2 % de la population active américaine.La croissance de l’industrie des polymères est le résultat de la combinaison unique de propriétés des produits en plastique, qui incluent une mise en forme et une fabrication faciles, de faibles densités, une résistance à la corrosion, une isolation électrique et thermique et une rigidité et une ténacité par unité de poids souvent favorables.
Heure de publication : 04 février 2018