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Evolution ou révolution ?

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Evolution ou révolution ?

Tout comme la microélectronique, le secteur des polymères n'a pas échappé à cet engouement pour le monde "nano". Expert scientifique chez Atofina, Michel Glotin nous fait partager la vision de son groupe, acteur de tout premier plan dans le domaine des polymères.
Tout le monde parle aujourd'hui le langage "nano" et le secteur des polymères n'échappe pas à la règle. Mais il faut dire que l'organisation de la matière à une échelle inférieure à 100 nanomètres apporte une régularité de structure qui peut conférer des performances exceptionnelles (magnétiques, optiques, électriques) à des matériaux déjà connus, ouvrant la voie à de nouvelles applications. Le groupe Atofina, qui occupe une place de tout premier plan dans le domaine des polymères, s'intéresse aux nanotechnologies sous deux angles différents : les matériaux nanostructurés et les nanoparticules. Ainsi, Atofina a mis au point des copolymères SBM, contenant des blocs de polystyrène, polybutadiène et polyméthacrylate de méthyle (PMMA), organisés à l'échelle du nanomètre, c'est-à-dire de quelques dizaines ou centaines d'atomes ou de molécules. Ces nanostructures vont ensuite entrer dans la formulation d'autres polymères, par exemple des résines époxy. « Dans ce type de matériau, on constate une amélioration de la résistance au choc et à la fissuration sans perte de rigidité et sans perte de propriétés thermomécaniques », explique Michel Glotin, expert scientifique chez Atofina. Autre atout : en passant à l'échelle nano, on arrive à conserver la transparence des résines époxy. Encore en développement, cette technologie n'est pas limitée aux résines époxy. M. Glotin explique qu'elle pourrait trouver d'autres applications avec des polymères techniques tels que le PPE, le PC ou les polymères fluorés. A noter que si les copolymères SBM sont obtenus par polymérisation anionique, d'autres polymères à blocs sont maintenant accessibles en utilisant une chimie radicalaire contrôlée, plus facile à mettre en œuvre. L'utilisation des nanofeuillets de montmorillonite L'approche consistant à utiliser des charges nanométriques minérales pour former des nanocomposites date quant à elle d'une douzaine d'années. Et les premières applications industrielles commencent à sortir. Elle consiste à formuler des polymères avec des charges minérales lamellaires, comme des montmorillonites exfoliées. En d'autres termes, on fait subir à cette argile un traitement chimique qui permet de disperser ses feuillets à l'échelle du nanomètre. Utilisées à hauteur de quelques pourcent dans les formulations, ces montmorillonites sont pressenties pour améliorer les propriétés mécaniques ou physiques (comme l'imperméabilité), sans diminuer la résistance au choc. Elles présentent également un intérêt dans la résistance au feu, avec notamment des applications en câblerie. Michel Glotin souligne que toutes sortes de polymères ont été essayés avec ce type de charge, mais le premier commercialisé était un polyamide 6. Il a été développé par une équipe japonaise pour les besoins de l'industrie automobile. La démarche qui vise à utiliser des charges minérales dans les formulations n'a rien de nouveau. Selon M. Glotin, cela fait bien longtemps que l'on formule des polymères avec du talc ou du carbonate de calcium, des silices... Et la tendance a toujours été d'aller vers des charges de plus en plus fines et mieux dispersées. Reste qu'avec des montmorillonites dispersables à l'échelle nano, une étape nouvelle a été franchie. Outre les charges minérales, des composés synthétiques comme les nanotubes de carbone ont été testés. « Les nanotubes de carbone pourraient apporter de la rigidité ainsi que des propriétés électriques originales avec l'obtention de matériaux conducteurs ou semi-conducteurs » explique Michel Glotin, estimant que le prix des nanotubes de carbone risque de constituer un frein à leur utilisation dans des polymères. Mais les recherches sur les nanomatériaux sont encore trop récentes pour se risquer à des prévisions. Pour Michel Glotin, ces recherches vont conduire à l'élaboration de matériaux toujours plus performants, avec des champs d'application étendus. Mais il préfère parler d'évolution plutôt que de révolution. Car la formulation d'un polymère reste une affaire de compromis entre sa rigidité, sa résistance au choc et ses propriétés thermomécaniques et physiques. Et, à ce jour, l'exploitation de l'échelle nano ne semble pas remettre en question fondamentalement ce principe. De fait, pour trouver des applications industrielles, les nanocomposites devront apporter la preuve que leur surcoût se justifie par une amélioration significative de propriétés. Ce qui n'est pas encore toujours le cas ! S.L.

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