Définition :
Plastiques, matières, matières composées principalement de polymères, qui ont la propriété de se mettre en forme facilement par extrusion, moulage, coulage ou filage après un chauffage modéré (100-200!°C).
Les matières plastiques sont intéressantes à plusieurs points de vue: leur rapport résistance à la rupture!/!masse volumique est très élevé!; elles possèdent d'excellentes propriétés d'isolation thermique et électrique!; elles offrent une bonne résistance aux acides, aux bases et aux solvants.
Historique
Les premières matières plastiques ont été réalisées à base de polymères naturels, plus ou moins modifiés chimiquement. Ainsi, en 1847, on commença à utiliser du nitrate de cellulose (cellulose extraite de végétaux modifiée par une réaction de nitratation) pour la fabrication de laques. En 1870, l'Américain Hyatt synthétisa du Celluloïd à partir d'un mélange de camphre et de nitrate de cellulose, en y ajoutant un solvant à base d'alcool. Ce composé fut utilisé par la suite pour la fabrication de films photographiques et cinématographiques.
C'est à la même époque que l'on mit au point l'élaboration de matières plastiques à base de résines. L'Américain Leo Hendrik Baekeland fut le premier à préparer une forme de Bakélite, en 1909, à partir de dérivés phénoliques et de formol.
D'autres matières plastiques apparurent au même moment, comme la rayonne, fabriquée à partir de la cellulose.
En 1922, le chimiste allemand Hermann Staudinger introduisit la notion de macromolécule,
molécule comportant de plusieurs milliers à plusieurs centaines de milliers d'atomes. Cette notion permit de poser les bases de l'étude des polymères, composants essentiels des matières plastiques et des élastomères. Grâce à cette hypothèse, on put assister au développement d'une nouvelle génération de matières plastiques, compris de produits totalement synthétiques.
Au cours des années 1920 et 1930, un grand nombre de nouveaux produits firent ainsi leur apparition: l'acétate de cellulose, utilisé dans le moulage des résines et dans les fibres!; le chlorure de polyvinyle (PVC), bon isolateur électrique, utilisé dans la fabrication de tuyaux, les revêtements vinyliques et l'isolation des fils électriques!; les résines urée-formol, utilisées dans la vaisselle et les installations électriques!; la résine acrylique, employée comme liant pour le verre feuilleté!; le poly méthacrylate de méthyle (Plexiglas), qui possède d'excellentes propriétés optiques, employé dans les lunettes, les lentilles photographiques, les éclairages publicitaires!; les résines de polystyrène (PS), commercialisées vers 1937, caractérisées par une grande résistance aux agressions chimiques et mécaniques à basse température, utilisées dans les équipements de réfrigération et les avions de haute altitude!; le polytétrafluoroéthylène (Téflon), apparu en 1938, qui offre une grande résistance à la corrosion et à la chaleur!; le polyamide (Nylon), synthétisé dans les années 1930, qui fut le premier plastique technique à haute performance.
Ces recherches sur de nouvelles matières plastiques se poursuivirent au cours de la Seconde Guerre mondiale. Le Nylon devint rapidement la base de nombreux textiles, tandis que les polyesters servirent à fabriquer des blindages et d'autres matériels de guerre.
L'après-guerre
L'élan scientifique et technologique insufflé à l'industrie des matières plastiques se poursuivit après la guerre. On mit au point des matières plastiques telles que les polycarbonates, les acétals et les polyamides. D'autres produits synthétiques remplacèrent le métal sur certaines machines, sur les casques de sécurité, les appareils domestiques ou les véhicules.
En 1953, le chimiste allemand Karl Ziegler réussit la synthèse du polyéthylène!; un an plus tard, le chimiste italien Giulio Natta mit au point le polypropène. Les deux scientifiques partagèrent, en 1963, le prix Nobel de chimie pour leurs travaux sur les polymères. Le polyéthylène et le polypropène font partie des matières plastiques les plus importantes à l'heure actuelle.
Grâce à la synthèse de tous ces nouveaux produits, la chimie organique a connu, au XXesiècle, un formidable essor. Aujourd'hui, tous les matériaux naturels sont concurrencés par des équivalents synthétiques.
Utilisations
Le domaine d'application des matières plastiques est de plus en plus vaste: 40% des plastiques sont utilisés sous forme de plaques, feuilles, films, tubes, tuyaux ou profilés!; 30%, pour l'emballage de type flaconnage!; 18%, dans le bâtiment et les travaux publics!; 6%, dans des pièces techniques (automobiles, électricité, électroménager)!; et 6% dans les biens de consommation (ameublement, vêtements, chaussures).
Emballage
L'industrie de l'emballage est l'une des premières industries utilisatrices de matières plastiques. Une grande partie du polyéthylène basse densité (PEBD) est commercialisée en rouleaux de plastique transparent. Le polyéthylène haute densité (PEHD) est utilisé pour certains films plastiques plus épais (sacs poubelle et conteneurs). Le polypropylène, le polystyrène et le polychlorure de vinyle (PVC) interviennent dans d'autres plastiques d'emballage. Le polypropylène constitue une barrière efficace contre la vapeur d'eau. On l'utilise également dans l'équipement ménager, et sous forme fibreuse dans les tapis et les câbles.
Industrie du bâtiment
L'industrie du bâtiment emploie un grand nombre de matières plastiques, notamment certaines des matières plastiques d'emballage précitées. Comme le PEHD, le PVC est utilisé dans la fabrication des tuyaux. Il est également employé sous forme de feuilles pour les matériaux de construction et d'isolation. De nombreuses matières plastiques servent à l'isolation des câbles et des fils électriques. D'autres produits en plastique entrent dans la composition des toitures, des cadres de portes et de fenêtres, des matériaux stratifiés, ainsi que dans certains moulages et outils de quincaillerie.
Autres applications
On emploie certaines matières plastiques, particulièrement résistantes, dans la fabrication des véhicules, pour les tubes d'admission d'air, les conduites de carburant, les pompes de carburant, etc. D'autres plastiques sont employés dans les garnitures intérieures, les sièges et le capitonnage. De nombreuses carrosseries de voitures sont en plastique renforcé par des fibres de verre.
Enfin, parmi d'autres applications, on peut citer les châssis d'ordinateurs et d'appareils électroniques, les bagages, les jouets, etc.
Santé et environnement
Les matières plastiques étant relativement inertes, les produits finis ne présentent normalement aucun danger pour la santé du fabricant ou de l'utilisateur. Toutefois, certains monomères utilisés dans la fabrication des matières plastiques se sont révélés cancérigènes, comme le benzène, qui entre dans la synthèse du Nylon. Certains rejets des industries de transformation des plastiques peuvent être très polluants s'ils ne sont pas traités.
La plupart des matières plastiques synthétiques ne sont pas biodégradables et ne se décomposent pas avec le temps. Le recyclage semble être la méthode la plus efficace pour résoudre le problème de l'accumulation des déchets, mais il ne peut pas s'appliquer aux plastiques thermodurcissables, ni aux mélanges de plusieurs polymères. Vers le début des années 1990, un certain nombre de secteurs industriels (automobile, emballage) se sont engagés à employer le plus possible des plastiques recyclables, c'est-à-dire, en majorité, des thermoplastiques utilisés de façon individuelle pour éviter les problèmes de tri. Des solutions plus complexes sont à l'étude pour le recyclage des déchets des autres plastiques.
Le P.V.C.
NOM
FORMULE CHIMIQUE
PROPRIÉTÉS
UTILISATIONS
Chlorure de
polyvinyle
(PVC)
CH3 | — CH2 — CH —
Thermoplastique, faible densité, rigidité élevée, résistant aux rayons X, très peu perméable à l'eau, résistant aux températures élevées (<135 °C) et aux chocs
Articles ménagers, emballages, carrosseries moulées, batteries, pare-chocs, mobilier de jardin, seringues, flacons, prothèses