Polymérisation et plastiques

Polymérisation et plastiques est une simulation interactive 3D de chimie des matériaux explorant comment la structure des monomères et la liaison inter-chaînes régissent les propriétés mécaniques des plastiques et des caoutchoucs. Trois chaînes macromoléculaires parallèles sont ancrées entre des pinces d'essai de traction. Les étudiants peuvent basculer entre la polymérisation par addition (chaînes de polyéthylène formées par ouverture de doubles liaisons C=C), la polymérisation par condensation (chaînes de nylon co-monomères alternées qui libèrent des molécules de H2O) et des réseaux d'élastomères réticulés reliés par des ponts disulfure covalents dorés. Le glissement de la pince de traction étire les chaînes enroulées vers l'extérieur ; le relâchement de la pince démontre comment les ponts réticulés ramènent les chaînes d'élastomère à leur longueur d'origine tandis que les thermoplastiques non réticulés peuvent glisser et se déformer.

• Sélectionnez Addition (Polyéthylène) avec 0 ponts réticulés, élevez la température au-dessus de 400 K et glissez la pince de traction droite vers l'extérieur pour observer le glissement des chaînes plastiques.
• Passez à Élastomère réticulé avec 6 ponts réticulés, glissez la pince de traction pour étirer le réseau et relâchez-la pour observer un recul élastique rapide.
• Sélectionnez Condensation (Nylon) et observez les unités co-monomères bleues et magenta alternées ainsi que les molécules sous-produits de H2O rouges et blanches libérées.
• Augmentez la densité de réticulation jusqu'à 10 ponts pour former un réseau thermodurcissable rigide et ressentez à quel point les chaînes résistent fortement à l'étirement.
• Cliquez directement sur n'importe quelle sphère monomère le long des chaînes de polymères pour ajouter des ponts de réticulation disulfure et observez le réseau se resserrer.

1. 1Distinguer la polymérisation par addition (monomère unique, aucun sous-produit) de la polymérisation par condensation (deux groupes fonctionnels, petite moléculaire éliminée).
2. 2Expliquer comment les ponts covalents entre les chaînes de polymères empêchent le glissement irréversible et confèrent aux élastomères vulcanisés leur mémoire élastique.
3. 3Comparer les structures moléculaires et les comportements thermiques des thermoplastiques, des élastomères et des thermodurcissables.
4. 4Décrire comment les chaînes de polymères enroulées se déroulent lorsqu'elles sont étirées en traction et se replient sous l'effet de l'entropie et des forces de rappel des ponts réticulés.

Questions fréquentes des enseignants