Physique des polymèresLa physique des polymères s'intéresse aux propriétés des matériaux formés de longues molécules, assemblages en chaînes de dizaines de molécules élémentaires : les polymères. Ces molécules peuvent être observées à l'état solide, liquide, en solution, à l'état colloïdal ou confinées à une interface. Leurs propriétés physiques très particulières ont conduit au développement d'outils théoriques spécifiques et à l'apparition de cette nouvelle branche de la physique aux applications nombreuses.
Polymérisation par ouverture de cyclethumb|Polymérisation par ouverture de cycle du caprolactame pour donner le polyamide 6. La polymérisation par ouverture de cycle (Ring-Opening Polymerization en anglais, soit ROP) est une polymérisation durant laquelle un monomère cyclique conduit à une unité monomère qui est acyclique ou contient moins de cycles que le monomère. Plusieurs mécanismes de polymérisation par ouverture de cycle existent : le mécanisme cationique : le site actif de la chaîne de propagation est un carbocation ; le mécanisme anionique : le site actif est un carbanion ; le mécanisme par coordination-insertion, qui fait appel à un amorceur de type organométallique.
CopolymèreUn copolymère est un polymère issu de la copolymérisation d'au moins deux types de monomère, chimiquement différents, appelés comonomères. Il est donc formé d'au moins deux motifs de répétition. Le terme copolymère s'oppose à homopolymère. L'intérêt des copolymères se trouve dans leurs propriétés physico-chimiques et mécaniques qui sont intermédiaires avec celles obtenues sur les homopolymères correspondants. Les copolymères à enchaînement aléatoire, alterné et statistique sont des matériaux homogènes.
Matière plastiquevignette|Les matières plastiques font désormais partie de notre quotidien. Structure typique d'une formule : matière plastique = polymère(s) brut(s) (résine(s) de base) + charges + plastifiants + additifs. Les élastomères sont souvent classés hors des matières plastiques proprement dites. Une matière plastique (le plastique en langage courant) est un polymère généralement mélangé à des additifs, colorants, charges (miscibles ou non dans la matrice polymère).
Polymérisationvignette|Le latex de ce ballon de baudruche est synthétisé par polymérisation. vignette|Structure du UHMWPE, un haut polymère avec n supérieur à . La polymérisation désigne la réaction chimique ou le procédé par lesquels des petites molécules (par exemple des hydrocarbures de deux à dix atomes de carbone) réagissent entre elles pour former des molécules de masses molaires plus élevées. Les molécules initiales peuvent être des monomères ou des pré-polymères ; la synthèse conduit à des polymères.
Gel (matériau)Un gel (du lat. gelu : gel, froid, glace ou congelés; ou gelatus : gelé, immobile -) est un solide qui peut avoir des propriétés allant de mou et ductile à dur et cassant. Au niveau microscopique, ce sont des systèmes réticulés de longues chaînes moléculaires (macromolécules, souvent de type polymères) diluées, ne présentant aucun écoulement lorsqu'ils sont à l'état stable. En masse, les gels sont principalement constitués de liquide, mais ont un comportement proche de celui des solides grâce à leur réseau tridimensionnel enchevêtré au sein du liquide.
Motif de répétitionUne macromolécule ou un polymère est un assemblage covalent, linéaire ou non, d'un nombre élevé de motifs de répétition. Les macromolécules formées d'un seul motif de répétition sont appelées homopolymères. Lorsqu'au moins deux motifs de répétition (de structure moléculaire différente) constituent les chaînes polymères, on parle de copolymères. Le degré de polymérisation est égal au nombre de motifs de répétition constitutifs d'une chaîne polymère.
RéticulationEn chimie des polymères, la réticulation correspond à la formation d'un ou de plusieurs réseaux tridimensionnels, par voie chimique ou physique. Des liaisons chimiques (appelées ponts) entre les chaînes macromoléculaires sont créées. Les structures réticulées sont généralement préparées à partir de pré-polymères linéaires ou ramifiés de faible masse molaire (issus d'une polymérisation partielle), réticulés sous l'action de la chaleur en présence d'un catalyseur/durcisseur (agent réticulant).
Grandeurs caractéristiques d'un polymèreLa synthèse des polymères aboutit le plus souvent à une distribution de chaînes de longueurs différentes, on ne peut parler de masse molaire mais bien de masses molaires moyennes. Elles s'expriment en g·mol−1. Soit : le degré de polymérisation ; la masse molaire des chaînes de degré de polymérisation ; la masse de chaînes de degré de polymérisation ; le nombre de chaînes de masse molaire ; on distingue quatre masses molaires moyennes, décrites ci-dessous. Il s'agit de la moyenne des masses molaires pondérée par le nombre de chaînes de chaque longueur.
Degré de polymérisationLe degré de polymérisation (DP) définit la longueur d'une chaîne polymère. DP est le nombre d'unités monomères (unités répétitives) constitutives de cette chaîne. Le degré de polymérisation est directement proportionnel à la masse molaire du polymère. Il est exceptionnel qu’un polymère synthétique soit formé de chaînes de même degré de polymérisation, on a plutôt une distribution de chaînes de longueurs différentes ; on parle plus précisément de degré de polymérisation moyen en nombre, ou .
