Polyester

Pour le film de John Waters, voir Polyester (film).

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Fibres de polyester observées au MEB

Un polyester est un polymère dont les motifs de répétition de la chaîne principale contiennent la fonction ester.

Synthèse

La méthode de synthèse la plus simple et la plus courante est appelée polycondensation par estérification. Il s'agit de la réaction d'un diacide carboxylique ou de l'un de ses dérivés comme le dianhydride d'acide avec un diol, donnant l'ester et un autre composé (eau, acide carboxylique, etc.).

Il est aussi possible de synthétiser un polyester à partir :

d'acides hydroxylés comme les acides α-hydroxylés, la polymérisation est aussi une polycondensation ;
de di-esters et de diols, on parle alors de polycondensation par transestérification ;
de lactones, la polymérisation a lieu alors par ouverture de cycle ;
de di-esters cycliques (glycolide, lactide, etc.), la polymérisation a lieu aussi par ouverture de cycle.

Classification

Article détaillé : Classification d'un polymère.

Selon la structure de la chaîne squelettique, on peut établir le tableau ci-dessous :

Familles	Exemples	Types de polymérisation
Homopolyester aliphatique	Polyglycolide ou Poly(acide glycolique) (PGA)	Polymérisation par ouverture de cycle du glycolide ou polycondensation de l'acide glycolique
	Poly(acide lactique) (PLA)	Polymérisation par ouverture de cycle du lactide
	Polycaprolactone (PCL)	Polymérisation par ouverture de cycle de caprolactone
	Polyhydroxyalcanoate (PHA)	Polymérisation bactérienne ou par ouverture de cycle
	Poly-β-hydroxybutyrate (PHB)
Copolyester aliphatique	Polyéthylène adipate (PEA)
Copolyester aliphatique	Polybutylène succinate (PBS)	Polycondensation de l'acide succinique avec le butane-1,4-diol
Copolyester semi-aromatique	Polytéréphtalate d'éthylène (PET)	Polycondensation de l'acide téréphtalique avec l'éthylène glycol
	Polytéréphtalate de butylène (PBT)	Polycondensation de l'acide téréphtalique avec le butane-2,3-diol
	Polytéréphtalate de triméthylène (PTT)	Polycondensation de l'acide téréphtalique avec le propane-1,3-diol
	Polyéthylène naphtalate (PEN)	Polycondensation de l'acide diméthyl-2,6-naphtalènedicarboxylique^[1] avec l'éthylène glycol
Homo- et copolyester aromatiques	Polyarylate

En allant des polyesters aliphatiques vers les polyesters aromatiques, la température de transition vitreuse (T_v), la température de fusion (T_f), la stabilité thermique, la stabilité chimique, etc., s'améliorent.

Les polyesters peuvent être des oligomères téléchéliques comme le polycaprolactone diol (PCL) et le polyéthylène adipate diol (PEA). Ils sont alors utilisés comme pré-polymères.

Les polyesters peuvent être des matières thermoplastiques ou thermodurcissables, on parle dans ce dernier cas de polyester insaturé (désigné par le sigle UP).

Le polytéréphtalate d'éthylène (PET) est un polymère de grande consommation. Il est formé par transestérification catalysée ou par estérification.

La fibre textile PET est de plus en plus utilisée dans la fabrication de vêtements. Le PET est aussi utilisé pour fabriquer des bouteilles transparentes pour boissons.

Historique

Structure du polytéréphtalate d'éthylène (PET)

Le polytéréphtalate d'éthylène fut breveté en 1941 par deux chimistes britanniques de Manchester, John Rex Whinfield et James Tennant Dickson. Ces chimistes participèrent aussi à l'invention du Térylène en 1941, marque de fibre textile du groupe ICI, dont les brevets furent rachetés en 1945 par le groupe américain Du Pont de Nemours. Ce dernier créa ensuite le Dacron (1950) et le Mylar (1952).

En France, la fibre polyester est apparue en 1954 sous la marque Tergal (équivalent du Dacron de Du Pont), créée par la firme Rhodiacéta. Pour la petite histoire, le terme « Tergal » est formé de « Ter » (pour « polyester ») et « gal » (pour « gallicus »), c'est en somme le « polyester gaulois » (Rhodiaceta fut une firme de Rhône-Poulenc).

Il existe d'autres noms commerciaux pour les fibres textiles : Trevira (de) Diolen (Allemagne), Terlenka (Pays-Bas), Terital (Italie), Dacron (États-Unis), Térylène (Grande-Bretagne) et Lavsan (Russie).

Au début des années 1950, sont apparues les résines polyester liquides utilisées dans la fabrication de pièces composites (polyesters thermodurcissables). La première grande application industrielle a été la réalisation de pièces de carrosserie des voitures de modèle Corvette.

Usage

Fibres, films, bandes

Le polyester sert surtout à fabriquer des fibres textiles synthétiques, dont les plus connues sont le Tergal et le Dacron. C'est la fibre synthétique la plus produite dans le monde. Elle représente environ 70 % des fibres synthétiques utilisées dans le vêtement (vêtements de sport, maillots de bain, tenues)^[2].

Outre son utilisation très répandue dans l'habillement, souvent en mélange avec d'autres fibres, notamment le coton et la laine, ses applications se sont diversifiées dans l'industrie, notamment sous forme de films en agriculture et dans les travaux publics (géotextiles). Il est utilisé dans les emballages pour la conservation de la viande.

En se substituant pour la fabrication des bandes aux supports fragiles classiques tels que l'acétate, le polyester permit dans les années 1970 une généralisation de l'enregistrement magnétique chez les particuliers.

Polyester insaturé

Le polyester insaturé (UP) est la résine la plus répandue dans la fabrication de pièces en matériaux composites. Il s'agit d'une résine thermodurcissable liquide, à laquelle on ajoute un durcisseur en faible proportion et des charges. Les résines de polyester insaturées sont souvent associées au verre (ce renfort peut se présenter sous forme de fibres, tissus, microsphères) dans les pièces composites. Il s'agit en général de composites à faible coût (coût matière ~2 €/kg, verre plus résine polyester). Les composites à matrice polyester sont utilisés principalement pour des applications grand public : fabrication de piscines, bateaux, cuves, etc. Voir aussi Polymère styrénique et Colle polyester.

Notes et références

↑ Diméthyl-2,6-naphtalènedicarboxylate : 2,6-NDC, n^o CAS 840-65-3.
↑ M.N. Boutin-Arnaud, S. Tasmadjian, Le vêtement, Éditions Nathan, 1997 (ISBN 2-09-182472-0)

Articles connexes

Ester
Tritan
Fibre de verre

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