Le caoutchouc naturel est un polymère de l'isoprène (le 2-méthylbutadiène). Il est constitué de longues chaînes carbonées qui ont des interactions faibles entre elles. Il est possible de vulcaniser le caoutchouc en créant des liaisons chimiques entre les chaînes ; on obtient alors un polymère réticulé. Ce polymère vulcanisé fut découvert en 1839 par Charles Goodyear. Il fait preuve d'une rigidité plus grande que le caoutchouc à chaînes linéaires, qui peut être modulée en fonction de la quantité de soufre ajouté.
Introduction : Copolymérisation, réticulation
Il existe plusieurs types de réaction de polymérisation :
- La polyaddition : les monomères se soudent les uns aux autres par des réactions d'addition successives sans engendrer de sous produit ou de résidu. C'est le cas de la polymérisation du styrène ou du butadiène.
- La polycondensation : les monomères s'assemblent entre eux en éliminant des molécules de faible masse moléculaire comparativement au polymère formé. C'est le cas de la réaction de condensation d'une diamine avec une molécule comportant deux fonctions chlorure d'acyle.
Ces réactions ne se produisent pas nécessairement entre des monomères de même nature. En effet, une réaction de copolymérisation a lieu lorsque plusieurs motifs monomères sont polymérisés pour former un copolymère.
Le caoutchouc naturel est un polymère de l'isoprène (le 2-méthylbutadiène). Il est constitué de longues chaînes carbonées qui ont des interactions faibles entre elles. Il est possible de vulcaniser le caoutchouc en créant des liaisons chimiques entre les chaînes ; on obtient alors un polymère réticulé. Ce polymère vulcanisé fut découvert en 1839 par Charles Goodyear. Il fait preuve d'une rigidité plus grande que le caoutchouc à chaînes linéaires, qui peut être modulée en fonction de la quantité de soufre ajouté.
Expérience
Protocole expérimental
On laisse tomber deux balles apparemment semblables mais l'une est dure, l'autre est molle.
Réalisation de l'expérience
Voir ci-dessous la séquence expérimentale provenant du site Chemical Education administré par l'équipe du Dr. George Bodner.
Observations et interprétations
Observations
L'une d'elles rebondit sensiblement plus haut.
Interprétations
La balle dure est faite en polybutadiène auquel on a ajouté une grande quantité de soufre (15 %). Il se forme des ponts soufrés entre les doubles liaisons des différentes chaînes macromoléculaires. Cela produit une importante réticulation du polymère et le rend plus rigide; une telle balle dure rebondit bien, en dissipant très peu d'énergie sous forme de chaleur lors du choc au sol.
La balle molle est fabriquée avec du caoutchouc synthétique, par exemple un copolymère poly(styrène-butadiène) ou poly(vinyl-butadiène). Son élasticité est très faible, il rebondit peu. Le poly(styrène-butadiène) est utilisé pour les pneus d'automobile, ce matériau absorbe une partie de l'énergie liée aux chocs sur les aspérités de la route.
Bibliographie pour approfondir
- J.-P. Dorlot, J.-M Bailon Des matériaux. Edition de l'école Polytechnique de Montréal, 2000
- R. Perrin et J.-P. Scharff Chimie industrielle Edition Masson, 1997
