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CERN POLYMER LABORATORYLABORATOIRE DES POLYMÈRES DU CERN

Polymer structure and classificationStructure et classification des polymères

A polymer is a long-chained molecule composed of a repeated pattern of monomers (smaller molecules). Polymerization is the process of combining the monomers into a bonded chain.

The CERN Polymer Laboratory uses mainly crosslinked polymers, such as epoxy resins. During a crosslinking reaction, small molecules of resin and hardener react together and bond, forming a three-dimensional network. In this process, the resin, which is initially a viscous liquid, becomes solid. The process is generally promoted by heat, hence the term “thermosets” for this type of polymers.

Polymers can be classified in various ways, for example, based on their source of origin, the structure of their polymeric chain or the type of bonds they contain, etc.The source of origin can be either natural (for example: natural rubber, DNA, starch) or synthetic (for example: polyethylene, epoxy resins, silicone). At the polymer laboratory we process synthetic polymers.

Classification based on the type of bonds between moleculesClassification basée sur le type de liaisons entre les molécules

Les polymères peuvent être classés de différentes manières, par exemple en fonction de l’origine, de la structure de la chaîne polymérique, du type de liaisons, etc.La source d’origine peut être naturel (par exemple: caoutchouc naturel, ADN, amidon) ou synthétique (par exemple: polyéthylène, résines époxy, silicone). Au laboratoire des polymères, nous faisons la mise en œuvre des polymères synthétiques.

Un polymère est une molécule à longue chaîne composée d’un mo-tif répété de monomères (molécules plus petites). La polymérisation est le processus de combinaison des monomères dans une chaîne.

Le laboratoire des polymères du CERN utilise principalement des polymères réticulés, tels que les résines époxy. Au cours de la réaction de réticulation, de petites molécules de résine et de durcisseur réagissent ensemble et se lient, formant un réseau tridimensionnel. Pendant ce processus, la résine, initialement un liquide visqueux, devient solide. Ce processus est généralement favorisé par la chaleur, d’où le terme «thermodurcissables» pour ce type de polymères.

Ethylene monomerMonomère d’éthylène

Long-chained molecule of polyethyleneMolécule à chaîne longue de polyéthylène

PolymerizationPolymérisation

H

H

H

HCC =

Classification based on the structure

Classification basée sur la structure

Linear chainChaîne linéaire

Long straight chain of linked monomersLongue chaîne droite de monomères liés

Branched chainChaîne ramifiée

Main chain with one or more side branches or substituent side chainsChaîne principale avec une ou plusieurs branches latérales ou chaînes latérales de type substituants

CrosslinkedRéticulée

Chains or small molecules linked together, forming a three-dimensional networkChaînes ou petites molécules liées ensemble, formant un réseau tridimensionnel

Schematic diagram of a crosslinking reaction

ThermoplasticsThermoplastiques

ThermosetsThermodurcissables

ElastomersÉlastomères

Linear chains or branched chains physically boundChaînes linéaires ou ramifiées liées physiquement

Small molecules chemically bound, forming a crosslinked structure

Petites molécules chimiquement liées, formant une structure réticulée

Chaînes longues liées chimiquement, formant une structure légèrement réticulée

Long chains chemically bound, forming a lightly crosslinked structure

Schéma de principe d’une réaction de réticulation

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Caractéristique : mou quand chauffé et dur quand refroidi

Caractéristique : résine visqueuse devenant irréversiblement solide après la réaction de réticulation

Caractéristique : polymères solides présentant l’élasticité du caoutchouc

Characteristic: soft when heated and hard when cooled

Characteristic: viscous resin becoming irreversibly solid after the crosslinking

Characteristic: solid polymers, rubber-like and elastic in nature

Examples: polyethylene, polypropylene, polyamide

Exemples : polyéthylène, polypropylène, polyamide

Exemples : résines époxy, résines d’ester de cyanate

Examples: epoxy resins, cyanate ester resins

Examples: natural rubber, silicone elastomer

Exemples : caoutchouc naturel, élastomère de silicone