Bibliographie & annexes
Présentation
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RÉSUMÉ
Les principes de base des principaux procédés de polymérisation en chaîne en milieux homogène (masse, solution) ou hétérogène (suspension, émulsion, mini-émulsion) sont décrits et illustrés par des exemples traitant de l’élaboration par voies radicalaire et ionique de matériaux polymères d’usage courant et innovants. Les procédés en milieux dispersés offrent des particularités intéressantes par rapport aux mécanismes de base, non seulement en termes de cinétique et de distribution des masses molaires, mais aussi en termes de morphologie des particules.
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Thierry HAMAIDE : Professeur Université de Lyon Université Claude Bernard Lyon 1 Ingénierie des Matériaux Polymères, Villeurbanne, France
INTRODUCTION
Les polymères synthétiques occupent une part importante dans l’industrie chimique et trouvent leur place dans tous les secteurs économiques. Cet article fait suite à l’article [J 5 830] traitant des chimies de polymérisations en chaîne par voies radicalaire et ionique et aborde la mise en œuvre de ces réactions dans les principaux procédés industriels de fabrication des polymères. L’une des spécificités des réactions de polymérisation est inhérente à la synthèse de macromolécules de haute masse molaire qui peut conduire à des milieux réactionnels visqueux limitant les échanges diffusionnels et thermiques. Les procédés de polymérisation doivent ainsi être conçus de manière à répondre à ces contraintes spécifiques. Selon les propriétés et les applications recherchées, les polymérisations s’effectuent en milieu homogène ou hétérogène (milieu dispersé). La polymérisation peut aussi être effectuée de façon continue ou discontinue (opération en continu ou en batch).
Les procédés de polymérisation de l’éthylène, du styrène et du chlorure de vinyle, sont plus particulièrement décrits. Les procédés catalytiques de polymérisation des oléfines sont traités par ailleurs [J 1 260]. La polymérisation de l’ε-caprolactame et de lactones est aussi abordée.
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Polymérisation en émulsion
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4. Polymérisation en suspension
Dans ce type de procédé, le monomère, insoluble dans l’eau, est mis en suspension sous forme de gouttelettes par une forte agitation mécanique stabilisés par des agents de suspension et de dispersion. L’amorceur mis en œuvre doit être hydrophobe, par exemple le peroxyde de benzoyle, pour se solubiliser dans les gouttelettes de monomère. Deux cas sont à considérer selon la solubilité du polymère dans son monomère :
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s’il est soluble (cas du styrène ou du méthacrylate de méthyle), la polymérisation se déroule en milieu homogène à l’intérieur de chaque gouttelette, laquelle peut alors être considérée comme un mini-réacteur de polymérisation en masse ;
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sinon, on est face à une polymérisation par précipitation (cas du chlorure de vinyle) dans chaque gouttelette.
L’un des avantages de la polymérisation en suspension est la possibilité d’obtenir des masses molaires élevées tout en s‘affranchissant des problèmes de viscosité. Un autre avantage réside dans le transfert thermique fortement amélioré du fait de la dispersion des mini-réacteurs de polymérisation en masse dans une phase continue non visqueuse (très grande surface d’échange, évacuation de la chaleur de polymérisation).
4.1 Polymérisation du polystyrène
La polymérisation en suspension du styrène permet d’obtenir un polystyrène PS, solide sous forme sphérique ou granulée (beads ) facilement récupérable par filtration en fin de polymérisation et directement utilisable pour l’élaboration de résines échangeuses d’ions (REI) ou de polystyrène expansé via le polystyrène expansible (PSE) .
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Polymérisation en suspension
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - FONTANILLE (M.), GNANOU (Y.) - Chimie et physico-chimie des polymères. - Dunod (2013).
-
(2) - HAMAIDE (T.), FONTAINE (L.), SIX (J.L.) - Chimie des polymères. - Tec. & Doc. Lavoisier (2014).
-
(3) - BRANDRUP (J.), IMMERGUT (E. H.) - * - Polymer Handbook J., Éditeurs. J. Wiley.
-
(4) - Prévention et réduction intégrées de la pollution. - Document de référence sur les meilleures techniques disponibles pour la fabrication des polymères, août 2007, http://ied.ineris.frReference Document on Best Available Techniques in the Production of Polymers . August 2007, http://eippcb.jrc.ec.europa.eu/
-
(5) - Directives environnementales, sanitaires et sécuritaires pour la fabrication des polymères dérivés du pétrole. - http://ifc.org
-
(6)...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Procédé pour la fabrication de poly-epsilon-caprolactones et poly-epsilon-caprolactones ayant des masses moléculaires élevées pouvant être obtenues par ce procédé. Solvay EP 0 626 405 B1 (1994).
Bulk reactive extrusion polymerization process producing aliphatic ester polymer compositions. US Pat. 5,969,089 (1999).
Batchwise preparation of crosslinked, finely divided polymers BASF. US Pat. 4,873,299 (1989).
Process for the production of a superabsorbent polymer. US Pat. 8,048,942 B2 (2011).
Perfectionnement pour la préparation de polymères superabsorbants WO 2007/006991 (2007).
Method for preparing butyl rubber. Can. Pat. 1,019-095 (1977).
Process for preparation of solution butyl rubbers using a major amount of AlR2X and a minor amount of AlRX2 as catalyst. US Pat. 3,361,725 (1968).
Process for preparation of butyl rubber using activated alkyl aluminum halides. US Pat. 6,403,747 B2 (2002).
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