Matériaux igroscopiques et non-igroscopiques

Tous matériaux pendantla phase de synthèse, de transport et de stockage ont tendance à maintenir l’humidité, atteindre une valeur d’équilibre avec l’environnement, ce qui dépend du type de polymère, de l’humidité et de la température de l’air, de la taille du grain et de nombreux autres facteurs qui seront étudiés en détail dans le chapitre suivant.

Selon la capacité d’absorber les molécules d’eau dans l’environnement environnant, les plastiques peuvent être divisés en: igroscopique et non-igroscopique.

Dans les polymères igroscopiques, l’eau est absorbée à l’intérieur du grain en plastique et se lie chimiquement avec le matériau lui-même.

Ils appartiennent à ce groupe d’ingénierie polymères tels que le polyammide (PA), le polycarbonate (PC), le polyméthylatecrilate (PMMA), le polyéthyryreftalate (PET), l’acrylonitrile-butadiene-stirene (ABS).

En polymères non igroscopiques, d’autre part, l’eau ne pénètre pas dans le matériau, mais se dépose seulement sur la surface.

Le polyéthylène (PE), le polypropylène (PP), le polystyrène (PS) sont des polymères de ce type.

Le processus d’élimination de l’humidité de surface dans les matériaux non igroscopiques est rapide et facile et nécessite l’utilisation de séchoirs à air chaud.

Dans le cas des polymères igroscopiques, d’autre part, l’élimination de l’humidité résiduelle est plus difficile et nécessite l’utilisation de déshumidificateurs dans lesquels l’air chaud, infusé pour enlever l’eau contenue dans les granules de polymère, est préventivement déshumidifié.

De nombreux polymères techniques (aussi appelés « technopolymers » ou « polymères d’ingénierie ») sont igroscopiques et se caractérisent par un certain pourcentage d’humidité qui les rend saturés et un taux d’absorption précis.

Lorsqu’un polymère higroscopique est exposé à l’atmosphère, les molécules d’eau se propagent dans la structure des polymères en se liant aux chaînes moléculaires et en réduisant les liaisons intermoléculaires et en augmentant la mobilité des molécules, agissant comme plastifiant.

En général, l’igroscopicité d’un polymère est liée à la polarité de la structure chimique du macromolecole du polymère.

Une caractéristique importante de l’eau est la polarité de sa molécule, avec un moment de dipole moléculaire de 1 847 D.

La molécule d’eau forme un angle de 104.5o avec l’atome d’oxygène au sommet et les deux atomes d’hydrogène à chaque extrémité.

Puisque l’oxygène a une plus grande électrivité,le vertéx de la molécule héberge une charge électrique négative partielle, tandis que les extrémités portent une charge électrique positive partielle.

Une molécule qui présente ce déséquilibre des charges électriques est dit être un dipole électrique.

Dans la structure moléculaire de nombreux polymères higroscopiques est présent le groupe carbonyle, qui est un groupe fonctionnel composé d’un atome de carbone et un atome d’oxygène lié par un double lien.

La particularité de ce groupe est que l’oxygène est très électronégatif et donne une polarité au lien.

Puisque l’oxygène a une plus grande électrivité, il héberge une charge électrique négative partielle, tandis que le carbone reste une charge électrique positive partielle.

Les polymères contenant de nombreux groupes de carbonyle ont donc une charge négative sur l’oxygène qui attire la charge positive présente sur l’atome d’hydrogène de la molécule d’eau.

L’attraction entre la charge positive et la charge négative génère un lien faible appelé un pont à hydrogène.

Le groupe carbonyle est présent dans de nombreux polymères igroscopiques tels que le polycarbonate (PC), le polyeilentereftalate (PET) et le polybutilentereftalate (PBT).

Les liaisons de pont d’hydrogène sont faibles par rapport aux liaisons fortes dans la chaîne de polymères, mais elles sont assez fortes pour amener les molécules d’eau à absorber jusqu’à une valeur d’équilibre qui est caractéristique pour chaque type différent de polymère.

Dans le polyamide, l’hydrogène lié à l’azote a une faible charge positive, car l’atome d’azote est beaucoup plus électronégatif que l’atome d’hydrogène, et une fois attiré par la charge négative d’oxygène de la molécule d’eau forme une liaison de pont d’hydrogène.

En outre, il existe également un groupe de carbonyle dans les polyammides qui forme des liaisons faibles avec de l’hydrogène dans les molécules d’eau.

La higroscopique des polymères est donc liée à la structure du macromolecole et à la formation de liaisons de pont d’hydrogène qui font monter l’humidité.

En fait, les polymères qui contiennent le groupe carbonyle et les polymères tels que les polyammides sont igroscopiques et absorbent l’humidité par la formation de liaisons d’hydrogène.

Les polymères non polaires, par contre, comme le polyoléfines (polypropylène et polyéthylène) et le polystyrène n’absorbent pas l’humidité par des liaisons d’hydrogène.