Après un aperçu des différents matériaux polymères et de leurs principales propriétés, nous aborderons une étude plus approfondie des niveaux de structure des macromolécules, des états de la matière « plastique » et des transitions thermiques associées. Le comportement des polymères en phase solide et en solution sera discuté ainsi que les techniques de détermination des masses molaires. Seront alors exposés les grands mécanismes de polymérisation : par étapes et en chaîne. Ces mécanismes seront comparés et étudiés en relation directe avec la structure des polymères qui sont ainsi synthétisés. Plus particulièrement, nous insisterons sur les mécanismes de polymérisation anionique, cationique, radicalaire et par coordination, avec une attention spéciale sur la possibilité de contrôler et maîtriser les architecture macromoléculaires. Les copolymérisations feront l’objet d’un chapitre du cours. Nous insisterons sur les facteurs qui déterminent les rapports de réactivité, la composition des copolymères et la manière avec laquelle les unités comonomères se distribuent le long des chaînes macromoléculaires. Des modèles de prédiction de composition, de distribution et de longueurs de séquences seront proposés, analysés et comparés aux données expérimentales. L'étude de la transformation chimique des polymères sera finalement abordée et illustrée par des exemples typiques faisant appel aux réactions de la chimie organique. La dégradation des matériaux polymères sera étudiée ainsi que les méthodes et additifs utilisés dans l'industrie des polymères afin de stabiliser ces matériaux organiques.

L'objectif de ce cours repose sur l'étude des principaux matériaux polymères actuellement synthétisés industriellement et rencontrés au quotidien. Il consiste en un examen des méthodes de synthèse, des propriétés des matériaux polymères et leurs applications. Il vise aussi à sensibiliser les étudiants aux principaux risques chimiques liés notamment aux activités en laboratoire (règles d'étiquetage des produits chimiques (CLP) et moyens de prévention).

Après un rappel des principales notions étudiées en première année, seront exposées les réactions faisant intervenir les fonctions organiques telles que les alcènes, les alcynes, les dérivés halogénés, les composés aromatiques, les alcools, les amines, les aldéhydes et les cétones, les acides carboxyliques et leurs dérivés. Les principales techniques spectroscopiques de caractérisations moléculaires seront introduites.

  • Composites : définitions et généralités;
  • Composites polymères à charges micro-particulaires;
  • Mélanges mécaniques (à l’état fondu);
  • Importance de l’adhésion interfaciale « polymère/charge »;
  • "Polymerization-filled composites" PFC’s;
  • Composites polymères à charges nano-particulaires;
  • Nanocomposites à couches silicate;
  • Nanocomposites chargés de nanotubes de carbone;
  • Composites polymères à fibres.