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Polypropylène

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Polypropylène isotactique
Image illustrative de l’article Polypropylène
Identification
Nom UICPApoly(1-méthyléthylène)
Synonymes

polypropène isotactique, sigle PP (ou PPi)

No CAS9003-07-0
NoECHA100.117.813
SMILES
C([C@@H](C)*)*
PubChem,vue 3D
Propriétés chimiques
Formule(C3H6)n
Propriétés physiques
T° transition vitreuse~−10 °C
T° fusion145 à 175 °C
Paramètre de solubilité δ18,8 MPa1/2 (25 °C)[1] ;

16,8 à 18,8 J1/2 cm−3/2[2]

Masse volumique~0,9 g cm−3
Thermochimie
Cp

équation[3] :CP=(31.298)+(7.2449E−2)×T+(1.9481E−4)×T2+(−2.1582E−7)×T3+(6.2974E−11)×T4{\displaystyle C_{P}=(31.298)+(7.2449E-2)\times T+(1.9481E-4)\times T^{2}+(-2.1582E-7)\times T^{3}+(6.2974E-11)\times T^{4}}
Capacité thermique du gaz en J·mol-1·K-1 et température en kelvins, de 90 à 1 500 K.
Valeurs calculées :
64,994 J·mol-1·K-1 à 25 °C.

T
(K)		T
(°C)		Cp
(Jkmol×K){\displaystyle ({\tfrac {J}{kmol\times K}})}		Cp
(Jkg×K){\displaystyle ({\tfrac {J}{kg\times K}})}
90−183,1539 243933
184−89,1549 9521 187
231−42,1555 9481 330
2784,8562 2341 479
32551,8568 7151 633
37298,8575 3031 790
419145,8581 9201 947
466192,8588 4932 103
513239,8594 9572 257
560286,85101 2542 406
607333,85107 3332 551
654380,85113 1532 689
701427,85118 6772 820
748474,85123 8782 944
795521,85128 7343 059
T
(K)		T
(°C)		Cp
(Jkmol×K){\displaystyle ({\tfrac {J}{kmol\times K}})}		Cp
(Jkg×K){\displaystyle ({\tfrac {J}{kg\times K}})}
842568,85133 2333 166
889615,85137 3673 264
936662,85141 1403 354
983709,85144 5593 435
1 030756,85147 6403 509
1 077803,85150 4073 574
1 124850,85152 8913 633
1 171897,85155 1303 687
1 218944,85157 1703 735
1 265991,85159 0633 780
1 3121 038,85160 8713 823
1 3591 085,85162 6603 866
1 4061 132,85164 5073 909
1 4531 179,85166 4923 957
1 5001 226,85168 7074 009
Propriétés électroniques
Constante diélectrique2,3 (1 kHz,25 °C)
2,3 (1 MHz,25 °C)
2,3 (1 GHz,25 °C)[4]
Cristallographie
Système cristallinhélices ;système monoclinique (principalement)
Propriétés optiques
Indice de réfractionnD20{\displaystyle n_{D}^{20}} 1,49[5]
Précautions
SIMDUT[7]

Produit non contrôlé
Ce produit n'est pas contrôlé selon les critères de classification du SIMDUT.
Classification duCIRC
Groupe 3 : Inclassable quant à sa cancérogénicité pour l'Homme[6]
Écotoxicologie
DL50>99 000 mg/kg (rat,i.v.)
>110 000 mg/kg (rat,i.p.)[8]
Unités duSI etCNTP, sauf indication contraire.
modifier 
Code d'identification de la résine PP.

Lepolypropylène (oupolypropène)isotactique, de sigle PP (ou PPi) et de formule chimique (-CH2-CH(CH3)-)n, est unpolymèrethermoplastiquesemi-cristallin de grande consommation (bouteille, mobilier, etc.). Sa résistance exceptionnelle à la fatigue en fait un matériau de choix pour les pièces qui doivent être déformées (articulation entre un couvercle et une boite par exemple).

Le polypropylène isotactique est unepolyoléfine résultant de lapolymérisation coordinative desmonomèrespropylène [(CH2=CH-CH3)] en présence decatalyseurs, suivant principalement lacatalyse de Ziegler-Natta.

Historique

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Le chimiste italien Giulio Natta et le chimiste allemand Karl Ziegler obtinrent, en mars1954, un polypropylène à structure géométrique cristalline régulière[9]. Natta emploie le terme « isotactique » pour décrire ce polymère. Les chaînes d'un polymère isotactique peuvent se rapprocher les unes des autres pour former un solide ordonné.

Plus tard, il mettra au point des catalyseurs stéréospécifiques permettant l'obtention systématique de tels polymères.

Voir aussiJohn Paul Hogan etRobert Banks.

Le polypropène syndiotactique (PPs) est industrialisé à partir de 1992.

Propriétés physiques

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Le polypropylène degrade « injection » est très facilementrecyclable ; le PP de grade « film » est au contraire beaucoup plus délicat à recycler, surtout s'il est imprimé.

Le polypropylène est translucide à opaque,hydrophobe, dur, semi-rigide et très résistant à l'abrasion.

Pour augmenter ses propriétés mécaniques, il est courant qu'il soit chargé enfibre de verre, à hauteur de 10 à 30 % en général.

Le polypropylène expansé, de sigle EPP en anglais ou PP-E selon la norme EN ISO 1043-1, est une mousse blanche ressemblant aupolystyrène expansé, mais avec une mémoire de forme lui permettant de se déformer sans casser et de conserver sa structure.

Le propylène peut former deshomopolymères (polypropylène), descopolymères statistiques ou des copolymères « bloc ». Lecomonomère le plus utilisé est l'éthylène pour donner des polyoléfinesélastomères comme l'éthylène-propylène (EPR ou EPM) et l'éthylène-propylène-diène monomère (EPDM).

Schéma de lapolymérisation.
Représentation d'une chaîne d'un polypropylène isotactique et syndiotactique (de haut en bas).
Variation du module d'un PPi avec la température[10].
Moulage par injection : schéma de principe et températures.

Selon satacticité, le polypropylène peut être :

GradeAtactique (PPa)Syndiotactique (PPs)Isotactique (PPi)
Date de1re fabrication19921954 :Giulio Natta et Karl Rehn
PolymérisationCatalyse avec unmétallocèneCatalyse de Ziegler-Natta
Taux de cristallinité[11]Amorphe (~0 %)Cristallinité moyenne (30 - 40 %)Cristallinité élevée (70 - 80 %)
Densité0,85 à 0,900,89 à 0,910,92 à 0,94
Température de fusion (F)Aucun130 °C (pour une cristallinité de 30 %) à150 °C171 °C pour un PP parfaitement isotactique.
160 à 166 °C pour les grades commerciaux.
Température de transition vitreuse (Tv)[12]−6 °C−4 °C−18 °C
IntérêtAffichent une faible résistance mécanique et présentent peu d'intérêt industrielPeu nombreuxCourants

Applications

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On trouve de nombreuses pièces moulées en polypropylène pour la construction automobile, notamment lespare-chocs, les tableaux de bord, l'habillage de l'habitacle et les réservoirs d'essence et deliquide de frein. Le polypropylène est souvent utilisé pour lesemballages alimentaires pour sa résistance à lagraisse (ex. : emballages de beurre) et son aspect brillant. Il est également utilisé pour la fabrication de tissus d'ameublement, de vêtements professionnels jetables (combinaisons de peinture, charlottes, masques chirurgicaux, etc.), desacs tissés à haute résistance, degéotextiles et degéomembranes ; on le trouve aussi sous forme defibres dans les cordages et les tapis synthétiques. Despailles à boire sont également fabriquées en polypropylène.

En longueur nominale de6 à 18 mm, la fibre de polypropylène est l'adjuvant idéal aubéton pour diminuer leretrait plastique, les fissurations et les lézardes, et augmenter les propriétés de surface. Les fibres ne remplacent pas le renforcement structurel traditionnel en acier ou les procédés habituels de bonne prise duciment, mais il est très souvent possible de remplacer lestreillis par ces fibres.

Plusieurs pays ont émis desbillets de banque en polypropylène, dont leCanada,Singapour, l'Australie, leMexique etIsraël[13].

Pour l'alléger tout en renforçant sa rigidité, il peut être moulé comme ducarton ondulé ; appelé polypropylène alvéolaire (PPA). Il peut aussi avoir une structure ennid d'abeille (honeycomb en anglais).

Le polypropylène expansé est utilisé enaéromodélisme pour construire les petits modèles (moins d'un mètre d'envergure). Grâce à ses propriétés mécaniques (légèreté, souplesse et mémoire de forme), il permet de créer des modèles très résistants aux chocs, et faciles à réparer (collage rapide à la collecyanoacrylate).

Dans les domaines de l'électrotechnique et de l'électronique (en particulier l'électronique de puissance), le polypropylène a de nombreuses applications. Par exemple commeisolant dans lestransformateurs, pour les gaines desfils etcâbles et en tant quediélectrique decondensateurs àfilms plastiques et de condensateurs de puissance[14].

Avantages et inconvénients

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Polluants atmosphériques produits lors de la fabrication du polypropylène (PP). Diagrammes pour le CO (monoxyde de carbone) et les COV (composés organiques volatils).

Le polypropylène présente de nombreux avantages : il est bon marché, alimentaire (inodore et non toxique), indéchirable, très résistant à la fatigue et à la flexion (fabrication de charnières), très peu dense, chimiquement inerte, stérilisable etrecyclable. C'est de plus un excellentisolant électrique, qui est une alternative à l'utilisation duPVC pour la fabrication decâbles à faible fumée.

Par contre, il estfragile (cassant) à basse température (car satempérature de transition vitreuse (Tv) est proche de la température ambiante), sensible auxUV, moins résistant à l'oxydation que lepolyéthylène et difficile à coller.

Larésilience du polypropylène peut être améliorée en malaxant du PPi avec les élastomères EPR ou EPDM.

Sa production en masse est source d'impacts environnementaux et de consommation depétrole, ainsi que d'émission degaz à effet de serre. Son impression ou certains additifs (fibres, ignifugeants — lesmétaux lourds sont interdits depuis quelques années) peuvent rendre son recyclage difficile ou impossible de manière rentable.

Les progrès de l'écoconception dans laplasturgie pourraient faciliter le tri et le recyclage de ce matériau, cependant ce dernier point ne peut être attesté en 2022.

Commerce

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En 2014, la France était exportatrice de polypropylène (homo- et copolymère).

Volume d'échange moyen (tonnes par mois)[réf. nécessaire]
TypeImportExport
Copolymère26 81942 455
Homopolymère33 26544 800

En 2014, le prix moyen observé de l'homopolymère est de 1 300 €/t[15].

Notes et références

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  1. ↑(en) James E. Mark,Physical Properties of Polymer Handbook, Springer,,2e éd., 1076 p.(ISBN 978-0-387-69002-5 et0-387-69002-6,lire en ligne),p. 294.
  2. ↑(en) Jozef Bicerano,Prediction of polymer properties, New York,Marcel Dekker,,3e éd., 746 p.(ISBN 0-8247-0821-0),p. 196.
  3. ↑(en) Carl L. Yaws,Handbook of Thermodynamic Diagrams : Organic Compounds C8 to C28,vol. 1, Huston, Texas, Gulf Pub. Co.,, 396 p.(ISBN 0-88415-857-8).
  4. ↑(en) David R. Lide,CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc,,90e éd., 2804 p., Relié(ISBN 978-1-4200-9084-0).
  5. ↑(en) J. G. Speight, Norbert Adolph Lange,Lange's handbook of chemistry, McGraw-Hill,,16e éd., 1623 p.(ISBN 0-07-143220-5),p. 2.807.
  6. ↑IARCWorking Group on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans, « Évaluations Globales de la Cancérogénicité pour l'Homme, Groupe 3 : Inclassables quant à leur cancérogénicité pour l'Homme », surmonographs.iarc.fr, CIRC,(consulté le).
  7. ↑« Polypropylène » dans la base de données de produits chimiquesReptox de laCSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 25 avril 2009.
  8. ↑(en) « Polypropylène », surChemIDplus (consulté le 8 février 2009).
  9. ↑(en) Peter J. T. Morris,Polymer Pioneers, Chemical Heritage Foundation, 2005,p. 76.
  10. ↑Variation mettant en évidence la chute brutale du module de ce polymèresemi-cristallin à l'approche de la température de fusion.
  11. ↑(de) Gottfried W Ehrenstein,Polymer-Werkstoffe : Struktur : Eigenschaften : Anwendung ; mit 22 Tabellen, München Wien, Hanser,coll. « Studientexte Kunststofftechnik »,, 262 p.(ISBN 978-3-446-21161-2 et3-446-21161-6,OCLC 76027914) (Google Livres).
  12. ↑D.W. van Krevelen et Klaas te Nijenhuis,Properties of Polymers,4e éd., 2009.
  13. ↑Cécile Prudhomme, « Comme une vingtaine de pays, Hongkong adopte le billet en plastique »,Le monde.fr,‎(lire en ligneAccès libre, consulté le)
  14. ↑« Répertoire des condensateurs pour électronique de puissance »[PDF].
  15. ↑« Indicateur des échanges import/export », surDirection générale des douanes. Indiquer NC8=39021000(consulté le).

Articles connexes

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