QCM : Polymères et applications plastiques (56 questions)

Explication

Une matière plastique est un matériau organique qui prend un état plastique à un stade de sa fabrication, souvent sous l’action de la chaleur. L’état solide final, la composition sans additifs et le maintien à l’état liquide ne définissent pas cette notion.

Explication

La polymérisation relie des monomères et produit des polymères de masse moléculaire plus élevée. La séparation des polymères correspond à l’idée inverse, tandis que la fusion et l’élimination seules ne décrivent pas cette réaction.

Explication

La polymérisation par addition ouvre les doubles liaisons des monomères sous l’action d’un initiateur et peut se dérouler en chaîne très rapidement. La condensation se distingue par une réaction par étapes avec élimination d’un sous-produit de faible masse moléculaire.

Explication

La condensation se déroule par étapes et forme un sous-produit de faible poids moléculaire, comme l’eau ou HCl, qui est éliminé. L’addition se caractérise plutôt par l’ouverture d’une double liaison sous l’action d’un initiateur.

Explication

Le degré de polymérisation est le nombre de monomères par polymère et définit la longueur de la chaîne. Il ne désigne ni une température, ni la masse moléculaire, ni le nombre de chaînes associées.

Explication

Pour un thermoplastique, la température de transition vitreuse est celle du passage d’un comportement dur et fragile à un comportement mou et flexible. Elle ne correspond pas à la température de fusion ni à une température de dégradation ou de réticulation.

Explication

Un polymère linéaire comporte des chaînes de monomères liées par covalence, associées entre elles par des liaisons secondaires qui stabilisent le matériau. Un polymère réticulé se caractérise plutôt par des liaisons covalentes entre chaînes formant un réseau tridimensionnel.

Explication

Les liaisons covalentes établies dans différentes directions de l’espace au cours d’une polyaddition ou d’une polycondensation forment un réseau tridimensionnel réticulé. Les liaisons secondaires entre chaînes caractérisent plutôt l’association des chaînes linéaires.

Explication

L’extrusion transforme en continu des poudres ou des granulés en produits tels que des gaines. L’injection sous pression est discontinue et se fait dans un moule fermé, tandis que l’enduction imprègne un support et que le thermoformage met en forme une feuille chauffée.

Explication

L’injection est un procédé discontinu sous pression dans un moule fermé, adapté aux grandes séries de produits de bonne finition. L’extrusion est continue, l’enduction imprègne un support et le thermoformage façonne une feuille chauffée.

Explication

Les mousses de polyuréthane ou de polystyrène ont une conductibilité thermique faible, d’environ $0{,}035\ \text{W·m}^{-1}\text{·K}^{-1}$. La valeur $0{,}9\ \text{g·cm}^{-3}$ concerne une masse volumique, la plage en $\Omega\text{·cm}$ une résistivité électrique, et la valeur supérieure à $2\ \text{g·cm}^{-3}$ une masse volumique élevée.

Explication

Une résistivité comprise entre $10^{15}$ et $10^{18}\ \Omega\text{·cm}$ explique que les matières plastiques soient d’excellents isolants électriques. La faible conductibilité thermique est une autre propriété, tandis qu’une résistivité élevée ne signifie ni forte conduction électrique ni résistance au fluage.

Explication

Le comportement viscoélastique des polymères fait dépendre le module d’élasticité de la vitesse de mise en charge et de la durée de maintien de la contrainte, ce qui pose notamment un problème de fluage. La masse volumique, la conductibilité thermique et l’action enzymatique ne décrivent pas cette dépendance mécanique.

Explication

La biodégradation est la destruction d’un matériau par des microorganismes, qui sécrètent des enzymes décomposant les macromolécules en particules plus petites avant leur assimilation. La dégradation thermique relève de la chaleur, la polymérisation forme des macromolécules et l’abrasion correspond à une usure mécanique.

Explication

Le polymère sert de matrice au composite, tandis que les renforts améliorent ses propriétés mécaniques. « Renfort » inverse les rôles, « adjuvant » confond deux familles d’additifs et « assouplit les chaînes » attribue à la matrice le rôle d’un plastifiant.

Explication

Un composite renforcé de fibres est souvent anisotrope : son module d’élasticité est élevé parallèlement aux fibres et faible perpendiculairement à celles-ci. La réponse « perpendiculairement » inverse ces propriétés, l’égalité suppose l’isotropie et la direction diagonale n’est pas celle indiquée.

Explication

Les colorants, stabilisants, plastifiants, lubrifiants, adjuvants antistatiques et ignifugeants font partie des adjuvants cités. « Fibres, tissus, billes et résines » désigne des éléments de composites, les noms de polymères sont des matières plastiques, et les derniers termes décrivent des propriétés.

Explication

La polymérisation de l’éthylène produit le polyéthylène, qui est le plastique le plus utilisé. Le polypropylène provient du propylène, le PVC du chlorure de vinyle et le polystyrène expansé est une forme de polystyrène.

Explication

Le PEHD est obtenu à basse pression et possède des chaînes linéaires ainsi qu’une densité de 0,96. Le PEBD est obtenu à haute pression, avec des chaînes ramifiées et une densité de 0,92 ; le PP et le PVC sont d’autres polymères.

Explication

Le polypropylène est fabriqué à partir du propylène par polymérisation Ziegler-Natta. La polymérisation de l’éthylène produit le PE, l’extrusion-soufflage est un procédé de mise en forme et le chlorure de vinyle sert à fabriquer le PVC.

Explication

Le polystyrène expansé, de faible densité, est utilisé comme isolant du bâtiment et comme emballage de protection contre les chocs. Le polystyrène non expansé, le PE expansé et le PVC souple ne correspondent pas à ces usages spécifiés pour le PSE.

Explication

Le PMMA est amorphe, sa température de transition vitreuse est de 120 °C, sa densité de 1,18 et il résiste bien aux UV. Le caractère cristallin confond son état avec celui d’autres polymères, 135 °C remplace sa valeur de transition vitreuse par une autre valeur de température, et la sensibilité aux UV inverse sa propriété.

Explication

Le polycarbonate est transparent, résistant aux chocs, utilisable de −100 °C à 135 °C et s’éteint spontanément en l’absence de flamme. Le polystyrène continue à brûler sans flamme, le PMMA n’est pas associé à cette plage thermique et le polyamide ne correspond pas aux propriétés décrites.

Explication

Le PTFE, ou Téflon®, est très cristallin et sa température de fusion est de 335 °C. 120 °C est la transition vitreuse du PMMA, tandis que 135 °C et 100 °C ne sont pas la température de fusion indiquée pour le PTFE.

Explication

Dans le PTFE, le fluor repousse les molécules qui s’approchent et contribue ainsi aux propriétés thermiques, chimiques et au comportement au feu. L’attraction inverse ce mécanisme; l’élimination de HCl concerne la synthèse des polyamides, et la coloration n’est pas le rôle décrit.

Explication

Le PTFE est ininflammable, mais il fait partie des polluants éternels désignés par l’acronyme PFAS. L’ininflammabilité n’exclut pas cette appartenance; les autres conclusions contredisent l’un de ces deux faits.

Explication

Les phénoplastes servent à imprégner des stratifiés résistants à la chaleur, comme le Formica. Les mousses isolantes, les colles pour panneaux et les poudres à mouler sont d’autres usages des phénoplastes, mais ne correspondent pas au besoin décrit.

Explication

Les aminoplastes sont transparents, brillants, colorables à volonté, résistants aux sollicitations mécaniques, chimiques et électriques, et classés M1. Les polyesters insaturés sont inflammables et classés M3 ou M4, tandis que les autres familles ne sont pas caractérisées ici par l’ensemble de ces critères.

Explication

Les polyesters insaturés ont de bonnes propriétés mécaniques et une bonne tenue chimique ; ils peuvent être transparents et durablement colorés, mais sont inflammables et classés M3 ou M4. Les aminoplastes sont classés M1, et les autres familles ne réunissent pas les caractéristiques indiquées.

Explication

La résine époxyde se présente en deux parties, une di-époxy et une diamine ; leur mélange conduit à l’attachement de tous les groupes époxy à une amine. Le formol intervient dans la fabrication d’autres résines, tandis que les autres propositions attribuent incorrectement les liaisons.

Explication

Les élastomères sont des polymères linéaires désordonnés, de haute masse moléculaire et de basse température de transition vitreuse, ce qui est cohérent avec leur souplesse à température ambiante et leur allongement réversible. Les autres descriptions modifient à tort leur structure, leur masse moléculaire ou leur température de transition vitreuse.

Explication

L’allongement relatif vaut $(24{,}4-20)/20 \times 100=22\\%$, ce qui est inférieur à 1 000 %. La valeur de 122 % correspond au rapport entre longueur finale et longueur initiale, sans soustraire la longueur de départ ; les autres propositions attribuent à tort un dépassement du seuil.

Explication

Les silicones sont de bons élastomères, hydrophobes, résistants aux agents corrosifs et à la chaleur, et présentent un bon comportement au vieillissement. Les autres familles proposées ne sont pas définies par la réunion de ces propriétés.

Explication

Le liant, généralement une résine organique filmogène, donne à la peinture ses propriétés et assure son adhésion au support. Les pigments colorent, les charges apportent d’autres propriétés et le diluant fluidifie temporairement la peinture.

Explication

Les peintures à l’huile résistent à l’humidité et sont lessivables, mais sèchent lentement, dégagent une forte odeur et imposent une ventilation; leurs outils se nettoient au white-spirit. Le séchage rapide et le diluant inodore caractérisent plutôt les peintures à l’eau.

Explication

Les peintures acryliques ou vinyliques sont des émulsions d’eau et de résine polymère, assez rapides à sécher et faciles à poser; leur diluant est inodore. Elles sont décrites comme ininflammables et non toxiques, sous réserve de co-solvants possibles.

Explication

L’adhésion désigne les phénomènes physico-chimiques aux interfaces de deux matériaux en contact intime, qui créent une résistance à la traction. Un adhésif est le matériau servant à assembler les objets; l’évaporation du diluant concerne le séchage d’une peinture.

Explication

Les gants de protection peuvent être fabriqués en aramide ou en polyéthylène haute ténacité, avec des fils de verre ou d’acier, pour résister à l’abrasion, à la coupure et à la perforation. Les autres matériaux cités correspondent à des applications de construction.

Explication

SMS associe le procédé Spunbond, ou extrusion-liage, au procédé Meltblown, ou extrusion-soufflage à chaud. Inverser ces associations attribue à chaque lettre le procédé de l’autre.

Explication

Les non-tissés de polypropylène servent notamment à renforcer, drainer ou étancher les sols, tandis que les tissus de carbone pré-imprégnés renforcent les bâtiments et les ouvrages. Le polyester enduit de PVC ou de téflon est plutôt utilisé pour les couvertures architecturales.

Explication

Le bois naturel est un composite où les fibres de cellulose, partiellement cristallisées, sont incluses dans une matrice amorphe de lignine et d’hémicellulose. Les autres formulations inversent les constituants ou leur état structural.

Explication

Les cellules effilées formant les fibres sont parallèles à l’axe du tronc, et les cernes montrent des variations de densité et de taille cellulaire liées à la saison. Les propositions radiale ou tangentielle confondent l’orientation des fibres; l’âge, l’humidité et l’essence ne sont pas le facteur indiqué pour ces variations.

Explication

Les propriétés dépendent de la variété, du sens de mesure et de la teneur en eau; les résineux sont des bois mous et les feuillus des bois durs. Les autres réponses inversent les catégories ou omettent deux facteurs de variation.

Explication

Lors de cette seconde perte d’eau, le bois se contracte fortement, tandis que sa résistance en compression et son module d’élasticité augmentent et que sa ténacité diminue; distorsions et fissures peuvent apparaître. Les faibles variations concernent la première perte d’eau, et les autres propositions inversent les évolutions mécaniques ou dimensionnelles.

Explication

Le bois est très anisotrope : sa résistance à la traction est maximale et sa déformation minimale dans la direction longitudinale. Les directions radiale et tangentielle ne présentent pas cette combinaison, et une déformation maximale contredit le comportement indiqué.

Explication

Le bois résiste environ deux fois moins à la compression qu’à la traction, notamment à cause du flambement des cellules et d’une forte déformation plastique. Les autres explications inversent le rapport ou substituent au mécanisme la perte d’eau ou un flambement sans déformation plastique importante.

Explication

Les bois modifiés visent notamment à atténuer l’anisotropie et la sensibilité à l’eau du bois naturel. L’augmentation de la masse volumique, le pliage et l’isolation acoustique ne décrivent pas cet objectif général.

Explication

La fabrication comprend le séchage des copeaux et sciures, leur enduction de résine thermodurcissable, puis leur pressage à chaud. L’enduction avant séchage inverse les étapes, les feuilles croisées concernent le contreplaqué et la résine thermoplastique ne correspond pas au procédé décrit.

Explication

Le contreplaqué est constitué d’un nombre impair de feuilles collées sous presse, avec les fibres de chaque feuille perpendiculaires à celles de la précédente. Un nombre pair enfreint la règle de composition, tandis que l’orientation parallèle et les particules ne correspondent pas à cette fabrication.

Explication

Les éléments lamellés-collés sont des pièces structurales collées avec des résines thermodurcissables, de 33 à 45 mm d’épaisseur, à grains parallèles et sans défaut. Les feuilles à fibres perpendiculaires relèvent du contreplaqué; les grains croisés et les défauts contredisent les caractéristiques requises.

Explication

La masse volumique se calcule en divisant la masse par le volume : $21/20 = 1{,}05\,\text{g/cm}^3$, valeur cohérente avec celle du polystyrène non expansé. $0{,}95$ inverse le rapport, $420$ confond masse et masse volumique, et $0{,}02$ évoque le polystyrène expansé.

Explication

La décomposition endothermique de l’hydroxyde d’aluminium absorbe de la chaleur et contribue au contrôle de l’amorçage et de la propagation de la combustion. Une réaction exothermique libérerait de la chaleur, la réduction des échanges gazeux est un autre mécanisme ignifugeant, et la conductivité relève des adjuvants antistatiques.

Explication

Les polyamides sont formés par polycondensation entre une diamine et un diacide, avec élimination d’eau. Le diol correspond à une autre famille de monomères, tandis que le formol est associé notamment aux aminoplastes.

Explication

Les aminoplastes résultent de la polycondensation d’un composé aminé, comme l’urée, avec du formol. Un diacide et un diol sont des réactifs associés à d’autres familles de polymères, et une diamine ne remplace pas le formol dans cette synthèse.

Explication

Les silicones possèdent un squelette inorganique formé de silicium et d’oxygène, auquel sont attachés des groupes organiques contenant du carbone. La chaîne carbonée confond le squelette avec les groupes latéraux, tandis que les propositions avec de l’azote ou un squelette carbone-oxygène modifient sa composition.

Explication

Le MDF est quasiment isotrope et associe des fibres de bois généralement longues de 1 à 5 mm à une résine ; sa densité se situe entre 0,6 et 0,8 et il présente un problème de COV. Les lamelles longues et orientées décrivent l’OSB, la plage 0,3 à 0,5 est erronée, et l’absence d’enjeu de COV omet un problème associé au MDF.