Le mot plastique a une origine grecque qui signifie «capable d'être moulé ou façonné. Les plastiques sont composés d'éléments tels que le carbone, l'hydrogène, l'oxygène, l'azote, le chlore ou le soufre. Chaque molécule d'un morceau de plastique est constituée de milliers d'atomes liés entre eux, ce qui lui confère une masse moléculaire élevée. Le plastique est fabriqué à partir de produits naturels tels que le pétrole brut, la cellulose, le gaz naturel, le charbon et le sel, entre autres. Les plastiques sont aussi appelés polymères.
Polymérisation
La plupart des plastiques sont fabriqués à partir de pétrole, où le pétrole brut lourd est séparé en fractions. Les fractions sont ensuite mélangées avec des composés chimiques constitués de carbone et d'hydrogène appelés chaînes d'hydrocarbures. Les chaînes hydrocarbonées diffèrent par la taille et la structure moléculaires. Le naphta, une des fractions, est vital pour la production de plastique. Les molécules de matière première sont ensuite catalysées pour former des monomères tels que l'éthène (C2H4), le propène (C3H6) et le butane (C4H8), entre autres. Ces monomères ont des doubles liaisons chimiques entre les atomes de carbone qui subissent éventuellement des réactions pour former des chaînes appelées polymères. Des matières premières telles que les xylènes et le polystyrène sont isolées et mises à réagir pour former des monomères destinés à la production de nylons et de polyesters. Pour que le processus de distillation réussisse, les monomères doivent être purs. La polymérisation a deux mécanismes: les réactions d'addition et les réactions de condensation.
Réactions d'addition
Le peroxyde, un catalyseur, est utilisé pour amener les monomères à se lier les uns aux autres dans une série. Les catalyseurs ne déclenchent pas les réactions chimiques, mais ils les accélèrent. Les réactions de polymérisation sont utilisées pour le polystyrène et le chlorure de polyvinyle, entre autres composés. Ces réactions ne créent aucun sous-produit et peuvent être réalisées en phase gazeuse répartie dans des liquides.
Réactions de condensation
La polymérisation par condensation utilise un catalyseur qui fait réagir un monomère avec le monomère voisin qui forme un dimère (deux cellules) et un sous-produit. Les dimères peuvent également se combiner pour former des tétramères (quatre cellules). Ce processus continue encore et encore. Les sous-produits sont éliminés par la réaction pour donner des produits significatifs, notamment de l'eau éliminée, ainsi que d'autres sous-produits pouvant être recyclés et utilisés dans le même processus. Le recyclage des sous-produits à ce stade est nécessaire pour réduire leur exposition aux personnes et à l'environnement, car ils contiennent des composés chimiques nocifs. La réaction de condensation a lieu dans une masse du polymère fondu.
Produits finaux
La polymérisation par condensation produit des nylons et des polyesters. Différentes combinaisons de monomères produisent différents plastiques. Un homopolymère (tel que des pots de lait en plastique) est produit lorsque tous les monomères sont similaires, tandis qu'un copolymère (comme le lavage des bouteilles de détergent) est produit lorsque différents monomères sont utilisés. Différents monomères combinés produisent des copolymères de propriétés variables en fonction du produit en tête. Le fabricant peut fabriquer des plastiques rigides ou flexibles, des adhésifs fondant à basse température ou résistant aux températures élevées, comme les pièces de véhicules. Le procédé permet de fabriquer des plastiques pour un large éventail de fonctions.
