Mots clés
réticulation, entropie

Élastomère est un grand nom savant qui ne veut rien dire de plus que "caoutchouc". Parmi les élastomères on trouve le polyisoprène ou caoutchouc naturel, le polybutadiène, le polyisobutylène, et les polyuréthanes. Ce qui rend les élastomères spéciaux c'est le fait qu'ils rebondissent. Mais dire simplement "ils rebondissent" est un peu vague. Soyons plus précis. Ce qui rend les élastomères spéciaux, c'est qu'ils peuvent être étirés de plusieurs fois leur longueur d'origine, et reprendre leur forme initiale sans déformation permanente.

Mais pourquoi?

Faites travailler l'entropie pour vous!

L'entropie est le désordre. Les choses de notre univers aiment l'entropie, et tendent à devenir de plus en plus désordonnées. C'est pourquoi maintenir votre chambre en désordre est plus facile que de la maintenir en ordre. Cette chienne s'appelle Entropie, ce qui est approprié car elle tourne en rond dans la maison comme un poulet sans tête chaque fois que son maître la laisse à la maison. Les molécules de polymère sont pareilles. Les molécules d'un morceau de caoutchouc, n'importe lequel, sont désordonnées. Elles serpentent et s'enchevêtrent dans le plus complet fouillis. Elles sont parfaitement heureuses comme ça.

Maintenant on tire sur le morceau de caoutchouc et tout est bouleversé. Les molécules sont obligées de s'aligner dans la direction dans laquelle le caoutchouc est étiré. Quand les molécules s'alignent comme ça, elles deviennent plus ordonnées. Si vous étirez suffisamment le matériau, les chaînes vont être suffisamment droites pour cristalliser. Elles n'aiment pas ça, elles préfèrent le désordre.

Quand vous relâchez l'échantillon de caoutchouc que vous avez étiré, les molécules reviennent rapidement à leur état emmêlé et désordonné. Elles reprennent leur entropie d'origine. Rappelez-vous, elles aiment l'entropie. Quand cela se produit, l'échantillon  reprend d'un seul coup sa forme d'origine.

Verre ou Caoutchouc?

Bien sûr, tous les polymères amorphes ne sont pas des élastomères. Certains sont des thermoplastiques. L'une des différences est la température de transition vitreuse, ou T_g. C'est la température au-dessus de laquelle un polymère devient mou et souple, et au-dessous de laquelle il est dur et cassant. Si un polymère amorphe a une Tg inférieure à la température ambiante, il sera mou et souple à température ambiante. S'il a une Tg au-dessus de la température ambiante, il sera dur et cassant à température ambiante. Donc en règle générale, on peut dire, pour les polymères amorphes, que les élastomères ont une basse température de transition vitreuse, et que les thermoplastiques ont une haute température de transition vitreuse (puisque les élastomères sont mous et souples à températures ambiante, alors que les thermoplastiques sont durs et cassants à température ambiante). (Mais attention, cela n'est vrai que pour les polymères amorphes, pas pour les polymères cristallins.)

Une seule Molécule peut faire beaucoup

Pour aider les élastomères à bien rebondir on les réticule. La réticulation est la formation de liaisons covalentes entre les différentes chaînes du polymère, ce qui les réunit en une seule molécule en réseau. Et oui, c'est vrai, la plupart des objets en caoutchouc contiennent une seule molécule! Quand les chaînes de polymères sont réunies de cette façon, il est très difficile de les tirer hors de leur position d'origine, et l'échantillon reprend d'autant mieux sa forme après avoir été étiré.

Mais cela rend les élastomères difficiles à recycler. Comment faire fondre une seule molécule? Pour que les élastomères soient recyclables, il faut trouver une méthode pour attacher les molécules ensemble lorsqu'on utilise le caoutchouc, mais qui permette de séparer les chaînes quand on veut le mettre en œuvre. La solution s'appelle thermoplastique élastomère.