Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Cet article décrit les procédés de synthèse des (co)polyesters saturés, semi-aromatiques et aliphatiques. Ces polymères thermoplastiques sont obtenus par polycondensation en phase fondue. Les procédés sont décrits sous leur aspect technologique et chimique, avec présentation des réactions principales et secondaires. Une nouvelle famille de polyesters, celle des polyesters hyperbranchés aliphatiques, apparue récemment sur le marché, est également présentée.
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Jean-Pierre QUENTIN : Ancien chef de service ex-Rhône-Poulenc Industrialisation
INTRODUCTION
Cet article décrit les procédés de synthèse des (co)polyesters saturés, semi-aromatiques et aliphatiques. Ces polymères sont thermoplastiques ; ils sont obtenus par polycondensation en phase fondue (suivie éventuellement d’une postcondensation en phase solide) d’un diacide aromatique majoritaire (téréphtalique ou naphtalènedicarboxylique) ou de son ester diméthylique sur un diol aliphatique (éthylèneglycol, propanediol ou butanediol), ou encore d’un hydroxyacide aliphatique sur lui-même ou sa forme lactonique (acide lactique et caprolactone).
Les motifs unitaires qui constituent la chaîne macromoléculaire des polyesters concernés contiennent donc nécessairement une séquence hydrocarbonée aliphatique. Sont donc exclus de ce chapitre les polyesters aromatiques, tels que les polyarylates ou les LCP (« Liquid Cristal Polymer »), résultant de la polycondensation de diacides aromatiques (ou du chlorure d’acide) et de diphénols, ainsi que les polycarbonates obtenus à partir du phosgène et du bisphénol A.
Les procédés de synthèse sont décrits sous leur aspect chimique (réactions principales et secondaires) et technologique. Mention est également faite d’une nouvelle famille de polyesters, celle des polyesters hyperbranchés aliphatiques qui est apparue récemment sur le marché.
En ce qui concerne plus particulièrement, le polyéthylènetéréphtalate, le lecteur pourra se reporter à l’article PET ou polyéthylènetéréphtalate qui est spécialement consacré à ce polymère et où sont détaillés les procédés de fabrication actuels ainsi que les techniques de recyclage.
Nous décrivons plus spécialement dans le présent article la chimie secondaire qui accompagne les réactions principales de polycondensation conduisant au PET.
Le lecteur désirant consulter une source d’information complémentaire pourra se reporter à l’ouvrage récent en deux volumes consacré aux polyesters thermoplastiques .
L'expertise technique et scientifique de référence
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- Version archivée 1 de mars 1989 par Paul GESCHE
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Présentation
Polyéthylènenaphtalate et copolymères (PEN)2. Polyalkylènetéréphtalates (PET, PTT et PBT)
2.1 Présentation
Ces polyesters, de structure semi-aromatique, ont comme formule générale :
avec n =2 (PET), 3 (PTT) ou 4 (PBT) et Ar = C6H4
Ils répondent pratiquement à la définition des polyesters pour fibres, énoncée selon les règles du BISFA (Bureau international des standards des fibres artificielles) :
« Fibres composées de macromolécules linéaires ayant dans la chaîne au moins 85 % en poids d’un diol et d’acide téréphtalique ».
Les diols qui interviennent dans la synthèse de ces trois polyesters, le PET, le PTT et le PBT, sont respectivement l’éthylèneglycol, le propanediol ou le butanediol.
Le PET connut ses premiers débouchés commerciaux dans les années 1950 dans le domaine des fibres et des filaments continus ; le PBT fut introduit sur le marché, principalement comme filament continu, quelques années plus tard et c’est au début des années 2000, lorsque le propanediol fut accessible industriellement, que le PTT arriva sur le marché international.
Ces polyesters diffèrent l’un de l’autre par le nombre de carbones de la séquence aliphatique. Ce paramètre structural régit en partie les températures de fusion Tf et de transition vitreuse Tg (tableau 1), la cinétique de cristallisation et intervient dans la chimie du procédé de polycondensation, plus particulièrement au niveau de la cinétique et des produits secondaires.
Ces trois polyesters sont des polymères semi-cristallins. Leur vitesse de cristallisation est fonction croissante de la longueur de la séquence aliphatique. C’est donc le PBT qui cristallise le plus rapidement, ce qui lui ouvre des débouchés dans les plastiques techniques (faible retrait au moulage).
La chaîne polymérique du PTT présentant une conformation hélicoïdale à l’intérieur du cristallite lui confère une extensibilité élastique comparable à celle du polyamide 6-6.
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Copolymères
L’introduction d’un troisième monomère (diacide ou diol) permet de modifier ou d’ajuster certaines...
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Polyalkylènetéréphtalates (PET, PTT et PBT)
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - Handbook of thermoplastics polyesters - . vol. 1 et 2. Éd. Stoyko Fakirov. Wyley-VCH (2002).
-
(2) - EPPERSON (R.) (Shell Chemicals) - Corterra®polymers lifting off to the next level - . Polyester ’98 World Congress. The Polyester chain, Zurich (25-28 oct. 1999).
-
(3) - SCHULZ VAN ENDERT (E.) (Inventa-Fischer) - Compact continuous process for high viscous PBT. No SSP - . Polyester 2000 World Congress. 5th World Congress The Polyester chain, Zurich (28 nov.-01 déc. 2000).
-
(4) - FRANCALANCI (F.) (Montefibre SPA) - PBT/The younger (middle) brother - . Polyester 2002. 7th World Congress, Zurich (2-3-4-(5) déc. 2002).
-
(5) - OCHS (A.) (Lurgi-Ögc Gmbh) - Polybutylene terephtalate : PBT production by low cost butanediol (BD). Production technology and use of PTA - . PET’98 World Congress. The Polyester chain, Zurich (2-3-4 déc. 1998).
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