Notions générales sur les matières plastiques

Depuis la fin du XIXème siècle et le début du XXème, les matières plastiques tiennent une place très importantepresque dans tous les pays. Parmi les utilisateurs de matières plastiques, nous prenons comme exemple d’illustration le cas de Madagascar.

Il est indiscutable que les matières plastiques aident beaucoup dans notre vie courante à cause de leur état physique qui est facile à manipuler. Pourtant, elles apportent des effets nocifs et même indésirables dans notre environnement.

es deux raisons contradictoires nous amènent dans la première partie de ce travail, qui consiste à approfondir nos connaissances sur les matières plastiques et trouver des explications à tous ces faits. Pour cela, des détails sur les matières plastiques qui ne sont pas autres que des dérivés synthétiques des polymères, en tant que matières chimiques seront présentés en commençant par des dates marquant l’histoire des matières plastiques, puis, quelques définitions des termes en rapport avec les matières plastiques, ensuite, leurs propriétés, leurs structures et enfin leurs caractéristiques. C’est en fonction de leurs caractéristiques et leurs propriétés qu’on peut classer les matières plastiques en deux catégories : les matières plastiques recyclables et les matières plastiques non recyclables. Après avoir distingué ces deux catégories des matières plastiques et puisqu’on parle fréquemment de recyclabilité ou non recyclabilité d’une matière plastique, on va expliquer aussi ce qu’on entend par valorisation et particulièrement le recyclage.

Notions générales sur les matières plastiques

Ce paragraphe relate l’historique, donne quelques définitions et décrit les structures et caractéristiques des matières plastiques.

Historique

Comme toutes les autres branches des études, la chimie, en tant que science, ne cesse pas d’évoluer et de transformer des matières existantes pour en créer d’autres. Grace à cette transformation, il existe des matières plastiques naturelles et des matières pastiques artificielles, résultat de la transformation des polymères naturels comme la cellulose, la caséine et le caoutchouc.

En tant que produit de recherche, les matières plastiques ont leur origine et leur évolution dont voici quelques dates :

1736 : découverte par hasard de caoutchouc naturel par les naturalistes français Charles Marie de La Condamine et François Fresneau de La Gataudière dans le bassin d’amazone.
1870 : invention du premier plastique artificiel le celluloïd par les frères Hyatt. Cepremier plastique artificiel s’obtient par la nitration de la cellulose de bois (chaud) par le camphre. Le celluloïd est utilisé pour la fabrication des balles de tennis.
1907 : découverte des résines formo-phénoliques (Bakélites) par le chimiste belge et naturaliste américain Léo Baekeland.
1908 : découverte de la cellophane par le chimiste suisse Jacques Brandenberger.
1918 : Commencement de la fabrication d’articles courants, comme les boutons, les bijoux fantaisie, les fume cigarette et les stylos. Ces résines sont les plus anciens polymères synthétiques industriels, obtenus par polycondensation du phénol et du formaldéhyde. On les utilise pour la fabrication des boitiers de téléphone, coques de rasoir, poignées de casserole, prises électriques, cendriers. Cette année marque aussi la découverte des premiers caoutchoucs synthétiques en polymérisant les diènes conjugués par Hofmann.
1920 : découverte des résines époxydes par Paul Schlack de la société Farben Industrie. Cette année marque aussi la première fabrication des polystyrènes (PS) àLudwigshafen.
1937 : synthèse des premiers polyuréthanes ou polycarbonates par Otto Bayer.
1941 : découverte des polyéthylènes téréphtalate (PET) et des silicones (SI).
1953 : découverte de polyéthylène à haute densité par le chimiste allemand Karl Ziegler en polymérisant l’éthylène ou éthène.
1990 : apparition du terpolymère qui tend à remplacer les résines «mélamine formol».
On le trouve dans l’habillage d’équipements électroménagers, les jouets rigides, les accessoires dans les salles de bains et dans l’industrie.
2000 : développement des autres matières plastiques qui deviennent les matières les plus utilisées. Dans le but de protéger l’environnement, les chimistes recherchentles moyens de transformer les matières plastiques synthétiques anciennes qui ne sont pas recyclables en matières plastiques recyclables et biodégradables.

Définitions 

Ce paragraphe décrit quelques définitions des termes en rapport avec les matières plastiques.

Le plastique et le polymère
➤ Etymologiquement, le mot plastique vient du mot grec « plasticos » qui veut dire «apte au modelage ». D’ou le substantif « plastique » ou « plasticus » en latin.
➤ Selon Kamel (étudiant sortant de l’université Abou Bekr Belkaid en Algérie), le polymère vient du mot grec qui signifie plusieurs parties (many parts), formé des petites unités chimiques connues sous le nom de monomères ou molécules élémentaires.
➤ Les matières plastiques sont des matières organiques synthétiquesbasées sur l’emploi des macromolécules. Les plastiques constituent le terme générique pour définir une famille de matières fabriquées à base du pétrole.
➤ Les monomères de base, qui sont en général des atomes de carbones, comme l’éthylène ou le propylène, s’obtiennent en raffinant et distillant le pétrole. D’autres comme les chlorures de vinyles, les tétrafluorures, s’obtiennent en y ajoutant du chlore, ou du fluor.
➤ Ces molécules sont assemblées entre elles sous forme des chaînes linéaires donnent le polymère ou macromolécule.
➤ Les polymères industriels ne peuvent pas être utilisés à l’état pur mais mélangés avec des substances miscibles.

En bref, matièresplastiques =polymère+ adjuvantset renforts

Les adjuvants
Ils servent à améliorer ou à adapter les propriétés des matières plastiques à leur utilisation. Il y a plusieurs types d’adjuvants selon leur rôle à savoir les charges, les plastifiants, les stabilisants (anti oxygène, thermique, à la lumière) et les autres adjuvants comme les antichocs, les antistatiques, les lubrifiants, les retardateurs des flammes
➤ Les charges :ce sont des composés minéraux (silice,…), métalliques (Aluminium) ou organique (farine de bois, pate de cellulose). Les charges permettent d’améliorer la rigidité des matières plastiques. Elles agissent aussi sur leur résistance thermique et leur isolation qu’elle soit thermique ou électrique.
➤ Les plastifiants : ce sont des diluants peu volatiles de faible masse molaire, à l’état solide ou à l’état liquide plus ou moins visqueux. Ils ont pour rôle d’abaisser la rigidité des matières plastiques, de rendre les composés obtenus plus flexibles, plus résilients et de diminuer la température de mise en œuvre.

◆ Les stabilisants : ce sont des composés chimiques qui empêchent la dégradation des polymères lors de leur transformation en les stabilisants contre les effets de la température, de l’oxygène, ou de rayonnement U.V. Parmi les stabilisants courants on peut citer : lesantis-oxygènes, les stabilisants thermiques du PVC et les stabilisants à la lumière.
➤ Les anti-oxygènes sont utilisés dans la plupart des polymères hydrocarbonés, en particuliers le Polypropylène (PP), le Polyéthylène (PE) et les caoutchoucs. Ils sont utilisés avec une concentration généralement inférieure à 1%. pour qu’il n’y a pas des modifications ni sur la couleur ni sur les propriétés des polymères.
➤ Les stabilisants thermiques du PVC sont spécifiques pour les polymères chlorés. Ils ont pour rôle de retarder le dégagement de HCL lors de la transformation. On les emploie avec une concentration environ de 1 à 3%
➤ Les stabilisants à la lumière se divisent en quatre familles à savoir les pigments, les absorbeurs, les extincteurs et les stabilisants polyfonctionnels.Seul le pigment a un rôle majeur dans la polymérisation. Le pigment ou colorant permet de donner une couleur spécifique à la matière plastique. Il peut être soluble ou insolubledans la matrice de polymère. Les oxydes métalliques, le noir de carbone sont des exemples des pigments.

◆ Les antichocs servent à améliorer la résistance au choc des polymères.
◆ Les antistatiques permettent de limiter l’accumulation des charges électriques à la surface des polymères et éviter ainsi la fixation des poussières ou la production des étincelles.
◆ Les lubrifiants, comme les cires ou les paraffines, facilitent la mise en œuvre des polymères et réduisent leurs adhérences aux parois des machines de transformation. Ils assurent aussi les propriétés de glissement et d’usure des matières plastiques.
◆ Les retardateurs de flammes, comme l’alumine hydratée ou les phosphanates, empêchent le phénomène de combustion.