Exercice corrigé Ancien programme

Le sbs

Le poly(styrène-butadiène-styrène) ou SBS est un polymère dur dont les constituants sont le polystyrène et le polybutadiène.

Comment nomme-t-on un polymère constitué de deux monomères différents ?

Partie A. Le polystyrène

Le styrène peut être représenté de la façon suivante :

1. Représenter le polystyrène, sachant qu'il est obtenu par polyaddition.

2. Calculer la masse molaire M du monomère.

3. Il existe deux familles de polystyrène : le polystyrène basse densité et le polystyrène haute densité.

La masse molaire du polymère haute densité est et celle du polymère basse densité est .

En déduire les deux degrés de polymérisation différents du polystyrène.

Partie B. Les polybutadiènes

Le polybutadiène a été un des premiers élastomères synthétiques, ou gomme, à être inventé. Le monomère est :

Pour former le polybutadiène, la polyaddition peut se faire de deux façons différentes :

  •  avec addition sur la double liaison entre le carbone 1 et le carbone 2. On produit alors le PBu 1,2 qui a pour représentation semi-développée :

  •  avec addition sur les atomes de carbone 1 et 4 (après réorganisation électronique) qui donne le PBu 1,4. Celui-ci possède alors deux isomères géométriques I et II.

Cette différence géométrique va entraîner deux polymères aux propriétés radicalement différentes.

Le polymère I, trans, est un élastomère utilisé dans les courroies et joints dans l'industrie automobile, tandis que le polymère II, cis, est très dur et utilisé pour les balles de golf.

1. Donner la formule topologique du polymère polybutadiène PBu 1,2.

2. Comment est nommée l'isomérie liant les composés I et II ?

3. Écrire l'équation de la réaction de polymérisation du polybutadiène PBu 1,2.

4. Écrire l'équation de la réaction de polymérisation du polybutadiène PBu 1,4.

5. Pour comprendre la polymérisation du PBu 1,4 il faut envisager un réarrangement électronique au cours de la réaction chimique.

Écrire ce mécanisme réactionnel à partir du monomère jusqu'au motif du polymère.

6. Si un seul des isomères I et II est réticulé, lequel est-ce ?

Partie C. Le SBS

1. Déduire le motif du SBS à partir des deux monomères précédents en sachant que l'association des monomères styrène et butadiène est toujours une addition.

2. Calculer l'indice de polymérisation d'un SBS dont la masse molaire est égale à .

Le polymère est formé à partir de deux monomères différents, il s'agit donc d'un copolymère.

Partie A

1. On a une polyaddition donc il y a ouverture d'une liaison double (la structure est très proche de celle du polyéthylène). Le polymère est donc :

2. Ce monomère a pour formule brute C8H8. La masse molaire moléculaire est donc .

Voir le savoir-faire 2.

3. Si on appelle M, la masse molaire du monomère on peut écrire :

.

Partie B

Voir le savoir-faire 1.

1. La formule topologique du polybutadiène PBu1,2 est :

(Le motif est entouré.)

Revoir les formules topologiques au chapitre 8.

2. Il s'agit d'une isomérie Z/E. Le I est l'isomère E et le II l'isomère Z.

6. L'isomère cis est l'isomère réticulé puisque le polymère I est un elastomère, or les réticulations provoquent un durcissement non réversible.

Partie C

1. Le monomère est donc formé par l'addition styrène-butadiène-styrène. Il faut donc ouvrir les doubles liaisons des monomères précédents :

La formule brute du monomère est C20H22, on peut en déduire sa masse molaire :

.

2. L'indice de polymérisation est donc .

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