POL11: La stéréo-isomérie dans les polymères

Bien que cela ne saute pas immédiatement aux yeux lorsqu’on observe un polymère sous forme de pelote, dans le cas de nombreux polymères, les chaînes sont constituées par des atomes de carbone asymétriques qui peuvent être considérés comme étant des centres tétraédriques de stéréo-isomérie. Cette caractéristique peut être illustrée au mieux, par exemple, en étirant une chaîne de polypropylène en zigzag, les atomes de carbone de la chaîne étant disposés dans le plan XZ d’un système de coordonnées en trois dimensions. Les substituants se trouvent à gauche et à droite de ce plan. Dans le cas du polypropylène, les atomes de carbone asymétriques possèdent quatre substituants différents: H, CH₃ et deux fragments de chaîne inégaux. Les différentes configurations sont résumées sur l'illustration POL 11. Ainsi, on peut obtenir deux configurations stéréo-isomères différentes. Si tous les groupes méthyle (R) se trouvent du même côté du plan XZ, on obtient un POLYPROPYLENE ISOTACTIQUE (POL 11-a). S’ils apparaissent en alternance à gauche et à droite, on obtient un POLYPROPYLENE SYNDIOTACTIQUE (POL 11-b). Pour être complet, on indique également un polymère dont les groupes méthyle sont situés dans n’importe quelle position. Il s’agit d’un POLYPROPYLENE ATACTIQUE (POL 11-c).

La synthèse des polymères de propylène stéréo-réguliers à l’échelle industrielle a pu être réalisée grâce à la polymérisation par coordination ionique du propylène, catalysée par des complexes spécifiques.
Ces initiateurs, la plupart du temps à base de complexes spécifiques de métaux de transition (par exemple du vanadium ou du titane), ont été décrits pour la première fois et ont été utilisés pour la polymérisation de divers monomères par Ziegler et Natta qui ont reçu pour cela le prix Nobel de Chimie en 1963.

Les polypropylènes isotactiques et syndiotactiques possèdent une meilleure aptitude à la cristallisation que celle de leurs correspondants atactiques. Ils possèdent une série de propriétés physiques que les polymères classiques n’ont pas. D’un point de vue économique, le polypropylène isotactique représente la forme isomère la plus intéressante. Sa bonne aptitude à la cristallisation et son point de fusion élevée (T_m ³ 165° C), sa très bonne résistance mécanique (module élevé), sa résistance aux solvants et à l'environnement chimique ainsi que ses prorpiétés électriques excellentes ont donné lieu à la percée de ce polymère dans le secteur des pièces détachées pour véhicules automobiles, dans le secteur des fibres et dans le secteur des recouvrements de sol.
A cause de sa stabilité quelque peu inférieure dans des milieux oxydants, ce polymère doit néanmoins être muni d’une protection spécifique contre la dégradation.