Soutenance mémoire
Lorsque le plastique issu du pétrole est apparu dans la moitié du XXe siècle, il a provoqué une véritable révolution, les propriétés de cette nouvelle matière semblaient infinies, des plastiques souples, rigides, transparents … Ces matières ont rapidement envahi notre quotidien et aujourd’hui elles sont omni présentes ; les accessoires et ustensiles de cuisines, les emballages, les équipements électroniques, des vêtements, des fibres etc. contiennent du plastiques mais sous diverses formes.
Malheureusement la nature paie une lourde tribu à cette omniprésence car ces plastiques qui mettent une centaine d’années à se dégrader sont très polluants, ces déchets se retrouvent partout dans les océans que sur terre et ils sont nocifs pour la santé des êtres vivants, humains ou animaux. Alors pour éviter les impacts environnementaux et surtout les impacts sur la santé vis-à-vis des êtres vivants, des recherches par des biochimistes ont été faites et ils ont montré que l’on peut aussi fabriquer du plastique à partir des végétaux, ces plastiques se dégradent plus rapidement, ils sont moins nocifs sur le plan environnemental et surtout ils sont biodégradables : ce sont des bioplastiques. Les polymères biodégradables peuvent avoir trois origines, l’un de ces origines est le polymère naturel.
GENERALITES SUR LES POLYMERES
DEFINITIONS
Polymère
Le mot polymère vient du grec « polus » plusieurs, et « meros » partie. Le polymère est un matériau dont son constituant de base est un composé organique ou inorganique macromoléculaire à structure constituée par une répétition d’une unité relativement simple appelée « monomère» ( du grec « monos »une seule et «meros»partie) reliée par des liaisons covalentes. [1] Le terme macromolécule est souvent utilisé à la place du polymère. [1] Les polymères peuvent être d’origine naturelle ou d’origine synthétique. Les macromolécules naturelles sont les caoutchoucs, les polysaccharides, le glycogène, l’ADN, les protéines… Les macromolécules synthétiques sont représentées par exemple le polyéthylène, le polypropylène, le polystyrène, le PVC, le PTFE, les polyesters, les polycarbonates, les polysiloxanes, les polymides…
Monomère
C’est un composé constitué de molécules simples pouvant réagir avec d’autres monomères pour donner un polymère .
Polymérisation
C’est la réaction qui, à partir des monomères, forme en les liants des composés de masse moléculaire plus élevée, les polymères ou macromolécules. Les noyaux des monomères sont les plus souvent constitués d’un atome de carbone (molécules organiques) ou d’un atome de silicium (polymère siliconés).
REACTION DE POLYMERISATION
Deux mécanismes entièrement différents sont utilisés pour la synthèse de polymères lors de la polymérisation :
Polymérisation par étape
C’est la formation des macromolécules, par des réactions successives, entre les fonctions réactives chimiques (X, Y) portées par les molécules comportant au moins deux fonctions chimiques. Chaque molécule peut croître par réaction avec n’importe quelle molécule (mono-, di-, tri-, tétra-, etc. –mère). [21] La réaction se produise par simple chauffage ou en présence d’un catalyseur, elle s’arrête quand on refroidit le milieu actif ou lorsque l’un des réactifs initiaux est entièrement consommé. [21] Exemples : polyesters, polyamides (nylon), polyuréthanes, résines époxydes, phénoplastes. Il y a deux types de polymérisation par étapes, à savoir :
– Polycondensation : l’élimination d’une petite molécule ou la libération d’un sousproduit de la réaction à chaque étape suivi d’une libération d’un autre sous produit de la réaction (souvent de l’eau) à chaque étape. Les protéines sont des polymères naturels de polycondensation d’acides aminés de plusieurs espèces différentes pour donner la soie, la laine, les hormones et bien d’autres molécules complexes. Elles sont synthétisées dans les organismes vivants et humains
A + B ➨ P + H2O
– Polyaddition : les monomères réagissent sans élimination des molécules, les réactions mises en jeu sont des additions, réalisés à partir des composés insaturés (molécules possédant une double ou triple liaison)
A + B ➨ P
Polymérisation en chaine
C’est une réaction au cours de laquelle une molécule monomère M est additionnée à un centre actif porté par la chaîne en cours de croissance. La polymérisation est schématisé par :
M*n + M ➨ M*n+1
D’où M*n est une chaîne comportant n unités constitutives et munie d’un centre actif Les réactions en chaîne se font en 3 étapes :
– L’initiation (ou amorçage)
– La propagation (ou croissance)
– La terminaison.
Selon la nature du centre actif qui provoque l’addition des unités constitutives, on classe la polymérisation en chaîne dans l’un des groupes suivants :
– La polymérisation radicalaire
– La polymérisation ionique .
La polymérisation radicalaire
La polymérisation radicalaire est une réaction en chaîne qui fait intervenir comme espèce active des radicaux. Elle comporte l’amorçage, la propagation et la terminaison. [4]L’amorçage s’effectue sous l’action de la chaleur, par irradiation ou par des molécules spécifiques. Les espèces actives sont des radicaux libres. Le polymère ainsi obtenu est dit atacitique : il a une structure totalement désorganisée ou amorphe
❖La première étape « amorçage » consiste à l’activation d’une molécule de monomère qui s’obtient grâce à un amorceur. Le début de la réaction de polymérisation est de la forme : R+M+M où M est le monomère activé au centre actif
❖La deuxième étape est la propagation du centre actif à d’autres monomères et l’activité de ce monomère est activée à d’autres monomères :
RM*+ M → RMM*
Ainsi la propagation va être :
RMM* → RMMM* → RMMMM*
❖La dernière étape ou la phase de terminaison est la rencontre d’un polymère ayant un monomère activé au bout de la chaîne et d’une espèce qui désactive le monomère.
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Table des matières
INTRODUCTION
PARTIE I : ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
GENERALITES SUR LES POLYMERES
DEFINITIONS
1.1.1 Polymère
1.1.2 Monomère
1.1.3 Polymérisation
REACTION DE POLYMERISATION
1.2.1 Polymérisation par étape
1.2.2 Polymérisation en chaine
REPRESENTATION SCHEMATIQUE DE LA POLYMERISATION
DEGRE DE POLYMERISATION
STRUCTURE DES POLYMERES
1.5.1 Polymère linéaire
1.5.2 Polymère ramifié
1.5.3 Polymère réticulé
1.5.4 Polymère amorphe et polymère cristallines
CLASSIFICATION DES POLYMERES
1.6.1 Selon leurs propriétés physiques et mécaniques
1.6.2 Selon leurs propriétés thermiques
1.6.3 Selon leurs origines
1.6.4 Selon leurs propriétés chimiques
PROPRIETES DES POLYMERES
LES ADJUVANTS
DOMAINE D’APPLICATION
LES POLYMERES BIODEGRADABLES
DEFINITIONS
2.1.1 Plastique biodégradable
2.1.2 Biodégradabilité
2.1.3 Biodégradation
2.1.4 Compostage
CLASSIFICATION DES POLYMERES BIODEGRADABLES
2.2.1 Les polymères naturels
2.2.2 Les polymères d’origine fossile
2.2.3 Les polymères composites ou matériaux chargés de fibres naturelles
CYCLE DES BIOPLASTIQUES
2.3.1 La production agricole
2.3.2 La transformation en amidon et en fécule
2.3.3 La transformation en résine bioplastique
2.3.4 La transformation industrielle
2.3.5 La distribution
2.3.6 La filière de compostage
L’AMIDON
STRUCTURE DE L’AMIDON
3.1.1 Composition et structure moléculaire
3.1.2 Structure supramoléculaire
3.1.3 Structure morphologique
PROPRIETES DE L’AMIDON
3.2.1 Propriétés hydro thermiques
3.2.2 Hydrolyse
APPLICATIONS DE L’AMIDON
PARTIE 2 : DE L’AMIDON AU FILM BIOPLASTIQUE
PROCEDE D’EXTRACTION D’AMIDON
PROCEDE D’EXTRACTION DE L’AMIDON A PARTIR DU MAÏS
PROCEDE D’EXTRACTION DE L’AMIDON A PARTIR DE LA POMME DE TERRE
TRANSFORMATION DE L’AMIDON EN EMBALLAGE PLASTIQUES
MODE D’OBTENTION DE LA RESINE BIOPLASTIQUE
MISE EN FORME
5.2.1 L’extrusion
5.2.2 Le moulage extrusion gonflage
5.2.3 Le calandrage
ESSAI DE PRODUCTION DE FILM BIOPLASTIQUE A PARTIR DE L’AMIDON
ESSAI AU LABORATOIRE
6.1.1 Les matériels utilisés
6.1.2 Les matières premières
6.1.3 Résultats
ESSAI A DOMICILE
6.2.1 Les matériels
6.2.2 Les matières premières
6.2.3 Résultat
INTERPRETATION ET DISCUSSIONS
CONCLUSION
