par Greg Brust

Les polyimides sont un groupe très intéressant de polymères incroyablement résistants mécaniquement, chimiquement et également thermiquement. Leur résistance est si grande que ces matériaux remplacent souvent le verre et des métaux comme l'acier dans des applications industrielles très exigeantes. Les  polyimides sont même utilisés dans quelques applications de la vie de tous les jours. Qui sait? Vous en avez peut-être un peu dans votre maison. Ils sont utilisés pour les renforts et les châssis dans certaines voitures, ainsi que pour certaines parties situées sous le capot car ils supportent la chaleur intense et les lubrifiants corrosifs, carburants, liquides de refroidissement que nécessite le bon fonctionnement d'une voiture. Avez-vous des polyimides dans votre cuisine? Ils sont aussi utilisés dans la construction de nombreux appareils électroménagers, ainsi que pour les plats de cuisson pour micro-onde et pour les emballages de nourriture à cause de leur stabilité thermique, leur résistance aux huiles, graisses, corps gras et leur transparence aux radiations micro-onde. Ils peuvent aussi être utilisés pour les plaques des circuits intégrés, l'isolation, les fibres de vêtement de protection, les composites et les colles.

A présent vous avez probablement deviné qu'un polyimide est un polymère qui contient un groupe imide.

Ouais, je m'en doute, mais qu'est-ce-que c'est un imide?

Je savais que vous alliez demander ça. Un groupe imide est un groupe dans une molécule dont la structure générale (dessinée en rouge) ressemble à ça:

Donc si on fait polymériser la molécule que nous venons de voir le produit obtenu sera, vous le supposez bien, un polyimide. Les  polyimides  prennent en général une forme parmi deux possibles. La première de ces formes est une structure linéaire dans laquelle les atomes du groupe imide font partie de la chaîne linéaire. La seconde structure est une structure hétérocyclique dans laquelle le groupe imide est une partie d'une unité cyclique dans la chaîne du polymère. Regardez.

Les polyimides aromatiques hétérocycliques, comme celui de gauche, représentent la plupart des polyimides commerciaux, comme l'Ultem de G.E. et le Kapton de Dupont, et sont par conséquent les polyimides avec lesquels nous sommes le plus en contact. Ces polymères ont des propriétés mécaniques et thermiques si incroyables qu'ils sont utilisés à la place du verre et des métaux dans beaucoup d'applications haute performance en électronique, automobile et même en aérospatiale. Ces propriétés sont dues aux forces intermoléculaires fortes entre les chaînes du polymère.

Un polymère qui contient un transfert de charge complexe est constitué de deux différents types de monomères, un donneur et un accepteur. Le donneur est comme un homme riche qui a plus d'argent qu'il ne peut en utiliser. Il a plein d'électrons à cause de ses groupes azote. L'accepteur est comme un pique-assiette. Ses groupes carbonyles comme les nombreux vices de notre pique-assiette, tels que le jeu, la boisson et autres lui  aspirent ses électrons. Le donneur ne veut pas aider l'accepteur, en fait, avec l'accepteur près de lui, le donneur a meilleure allure. La charité est bien vue dans certains milieux sociaux (et est utile pour payer moins d'impôts aussi!). Alors le donneur prête quelques uns de ses électrons à l'accepteur, et cela les lient fermement ensemble.

Le transfert de charge complexe fonctionne non seulement entre les unités adjacentes sur une chaîne, mais aussi entre les chaînes. Les chaînes vont s'empiler les unes sur les autres comme des bandes de papier, les donneurs et les accepteurs étant appariés.

Ce transfert de charge complexe lie très fortement les chaînes ensemble, ne leur permettant pas de bouger beaucoup. Quand les choses ne bougent pas au niveau moléculaire, elles ne peuvent pas bouger non plus au niveau du matériau entier. C'est pourquoi les polyimides sont si résistants.

Le transfert de charge est si fort, que quelques fois il devient nécessaire de faire des polymères plus mous pour pouvoir êtres mis en œuvre. Ceci est réalisé avec pont un de bisphénol-A qui est inséré dans la chaîne du polymère comme il est montré ci-dessous.

Une autre caractéristique intéressante des polyimides qui fait qu'ils sont excellents pour une utilisation pour le bâtiment et les industries du transport c'est qu'ils brûlent.

Pourquoi voulez vous fabriquer un immeuble ou une voiture avec quelque chose qui brûle?

Bonne question, et je peux aussi y répondre. Ce n'est pas le fait qu'il brûle que l'industrie recherche, mais les propriétés d'autoextinguibilité que les constructeurs apprécient. Autoextinguibilité? oui, quand un polyimide aromatique prend feu, ce qui est difficile, une surface carbonisée étouffe la flamme, empêchant le combustible de brûler. Alors il s'éteint, et c'est exactement comme si le feu n'avait jamais eu lieu. Pas mal non?

Ici vous trouverez d'autres polymères utilisés comme des thermodurs:

Résines époxy

Polydicyclopentadiène

Polycarbonates