vignette|Les matières plastiques font désormais partie de notre quotidien. Structure typique d'une formule : matière plastique = polymère(s) brut(s) (résine(s) de base) + charges + plastifiants + additifs. Les élastomères sont souvent classés hors des matières plastiques proprement dites.
Une matière plastique (le plastique en langage courant) est un polymère généralement mélangé à des additifs, colorants, charges (miscibles ou non dans la matrice polymère). Il en existe une large gamme ; moulés par injections, extrudés, étiré en film, généralement façonné à chaud et sous pression, pour aboutir à un semi-produit ou à un objet, y compris fils et fibres (tissus), mastics, revêtements Il est utilisé dans presque tous les secteurs d'activité. Certains ont des propriétés jamais auparavant réunies, par exemple la transparence et la résistance aux chocs.
Avec environ 400 millions de t/an (en 2022), quantité susceptible de doubler avant 2040, à 90 % issus d'hydrocarbures fossiles il est devenu omniprésent. Et seul environ 9 % du plastique est recyclé (12 % incinérés et le reste mis en décharge ou perdu dans la nature, peu à peu dégradé en microplastiques et en nanoplastiques), ce qui fait du déchet plastique un problème préoccupant. En mars 2022, les dirigeants mondiaux et les ministres de l'environnement ont entamé des négociations pour un premier traité international (juridiquement contraignant) au monde visant à éliminer la pollution par le plastique.
Étymologie Le mot « plastique » dérive du latin plasticus, lui-même issu du grec ancien , « relatif au modelage », dérivé du verbe , « mouler, former », dont dérive aussi le mot .
Historique vignette|Les premiers plastiques industriels très résistants ont été produits à partir du lait. La Bakélite a connu un immense succès à partir des années 1920 ; ici sous forme de face avant d'un poste de radio. La caséine du lait a servi d'agent plastifiant en peinture dès le Moyen Âge et peut-être bien plus tôt.
Si l'on peut faire remonter l'histoire des matières plastiques à l'Antiquité, c'est surtout à partir de la fin du que leur utilisation se développe avec la mise au point de plastiques synthétiques. Des centaines de chercheurs et de bricoleurs de génie sont à l'origine de cet essor. Les premiers plastiques, artificiels, résultaient de la transformation chimique de polymères naturels tels la cellulose et la caséine (le squelette macromoléculaire étant préservé lors de cette transformation). La première matière plastique industrielle basée sur un polymère synthétique est la Bakélite.
L'histoire des matières plastiques remonte à l'Égypte antique : au av. J.-C., les Égyptiens employaient des colles à base de gélatine, de caséine ou d'albumine. Ils utilisaient de la gélatine d'os pour le collage du bois. Un document daté de 1470 av. J.-C. décrit la fabrication de la colle d'os dans la construction du mobilier.Description sur les fragments d'un bas-relief provenant du tombeau du vizir Rekhmirê, de Thèbes, en 1470 av. J.-C. (d'après G. Fauner et W. Endlich, cités plus haut). ; fin du : Christophe Colomb apporte des plants de caoutchouc ; 1736 : les naturalistes français Charles Marie de La Condamine et François Fresneau de La Gataudière découvrent le caoutchouc naturel dans le bassin amazonien un peu par hasard ; 1835 : Henri Victor Regnault découvre par accident la réaction de polymérisation du chlorure de vinyle ; 1839 : l'Américain Charles Goodyear découvre par sérendipité le procédé de vulcanisation du caoutchouc naturel par le soufre ; 1846 : le Bâlois Christian Schönbein découvre par sérendipité, le celluloïd ; 1862 : l'Anglais Alexander Parkes présente la Parkesine (issue de la cellulose), l'un des plus anciens polymères artificiels, lors de l'Exposition universelle de Londres. Cette découverte est à la base de l'industrie plastique moderne ; 1870 : John Wesley Hyatt brevète le celluloïd (utilisé dans les balles de tennis de table) qui est considéré comme la première matière plastique artificielle, dont l'origine remonte à 1846. Il est obtenu en plastifiant la nitrocellulose (issue de la nitration de la cellulose du bois) à chaud par le camphre. Il fait suite à un embargo de boules de billard en ivoire pendant la guerre de Sécession aux États-Unis d'Amérique ; 1884 : Hilaire de Chardonnet invente la viscose en dissolvant de l'acétate de cellulose dans du chloroforme ; 1892 : le scientifique français Auguste Trillat, travaillant sur la caséine du lait, réussit à la durcir en y ajoutant du formol, et obtient la « pierre de lait », un polymère thermodurcissable semi-synthétique. En 1897, la Galalithe est inventée par le scientifique allemand Wilhelm Krische et le chimiste autrichien Adolf Spitteler. Cette matière est plus dure que la corne, plus brillante que l'os et plus soyeuse au toucher que l'ivoire. Bientôt toutes les boules de billard seront en Galalithe. En 1918, commence la fabrication d'articles courants, comme le bouton, le bijou fantaisie, le fume-cigarette ou encore le stylo ; 1907 : le chimiste belge, naturalisé américain Leo Baekeland découvre les résines formo-phénoliques (sous le nom commercial de Bakélite), les plus anciens polymères synthétiques industriels ; produites par polycondensation du phénol et du méthanal (famille des phénoplastes) ; utilisées à l'origine pour les boîtiers de téléphone, coques de rasoir, poignées de casserole, prises électriques, cendriers ; la même année, le chimiste allemand Fritz Hofmann réalise les premiers caoutchoucs synthétiques en polymérisant des diènes conjugués ; 1908 : découverte de la cellophane par le chimiste suisse Jacques E. Brandenberger ; 1919 : le chimiste allemand Hermann Staudinger, prix Nobel de chimie en 1953, introduit la notion de macromolécule puis réalise la polymérisation de nombreux monomères éthyléniques. Il peut être considéré comme le père de la science macromoléculaire ; 1920 : premières études des réactions phénol-épichlorhydrine par Paul Schlack de la société , conduisant aux résines époxyde ; 1931 : première fabrication industrielle du polychlorure de vinyle (PVC) ; 1932 : après plus de vingt ans de recherches, développement par Otto Röhm et Haas, en collaboration avec la société , d'un grand nombre de dérivés polyacryliques, dont le polyméthacrylate de méthyle (PMMA), commercialement connu sous le nom de Plexiglas ; utilisation : feux arrière et de clignotant, certains carters de véhicule, hublots d'avion, fibres optiques, enseignes lumineuses ; vignette|Cageots en matière plastique courante (base PE ou PP). 1933 : obtention par polymérisation radicalaire du polyéthylène basse densité (PEBD) (LDPE en anglais) (densité d~0,92) par les ingénieurs anglais Eric Fawcett et Reginald Gibson de la firme ICI en opérant sous très haute pression à environ La polymérisation radicalaire de l'éthylène fonctionne sous une pression de 150 à , soit ~, l'amorceur étant le dioxygène ou un peroxyde organique. Parfois, les réacteurs de polymérisation explosaient à la barbe de leurs manipulateurs.. Le polyéthylène ou polyéthène (PE) est la seule polyoléfine qui puisse être obtenue par voie radicalaire ; 1935 : les polyamides (PA) (connus sous le nom de nylon) sont sortis des éprouvettes du chimiste américain Wallace Hume Carothers travaillant pour Du Pont de NemoursPour affiner le procédé de fabrication, les responsables de Du Pont décidèrent de mobiliser pas moins de 230 chercheurs.. En 1938, la firme annonce officiellement la découverte d'une fibre synthétique « aussi solide que l'acier, aussi fine que la toile d'araignée, et d'un magnifique éclat ». Ce fut le premier plastique technique à haute performance, avec en particulier un coefficient de friction faible. Applications : fait ses preuves dans les parachutes des G.I. au moment du Débarquement, puis utilisé dans la confection de bas ; engrenages, cages de roulement à billes, corps de perceuse, têtes de maillet, visserie plastique, semelles de chaussures de football ; fabrication industrielle du polystyrène (PS) à , suivie d'un rapide développement en Allemagne ; 1936 : la société Rhône-Poulenc crée le Rhodoïd, à base d'acétate de cellulose ; 1937 : Otto Bayer synthétise les premiers polyuréthanes, aussi appelés polycarbamatesLe sigle générique des polyuréthanes est PUR, mais les polyuréthanes thermoplastiques (à chaînes linéaires) sont souvent désignés par TPU. ; applications : adhésifs, fibres Spandex, « mousses » pour matelas et coussins, sièges d'automobile ; 1938 : Roy Plunkett, un chimiste américain de Du Pont de Nemours, découvre par hasard le polytétrafluoroéthylène [formule moléculaire (-CF-)] (PTFE) (principalement connu sous le nom commercial de Téflon ; présent dans le goretex.), un isolant qui offre une excellente résistance chimique à la chaleur (stable jusqu'à en service continu, avec pointes possibles à ). Isolant étanche, il sert dans l'industrie nucléaire militaire, avant de recouvrir dans les années 1960 les poêles à frire des cuisines (application de son pouvoir antiadhésif). Il sert aussi pour les joints d'étanchéité. 1939: l'Exposition universelle de New York 1939-1940 — —, fut largement construite en plastique - les peintures murales en acétate de cellulose, des statues et des panneaux en Lucite ou Plexiglas; les murs, présentoirs et dioramas en Formica lavables. Temporairement, une visionnaire fut créée, sortie des usines chimiques et des presse de moulage. La Seconde Guerre mondiale exacerba les besoins en matières premières :
1941 : la résine « mélamine-formol », alias Formica, envahit les cuisines. Cette résine très dure fait partie de la famille des aminoplastes. Elle a été développée dans les années 1930 et 40 par des firmes telles American Cyanamid, Ciba et Henkel, mais sans véritable succès commercial. Ses propriétés élevées de résistance à la plupart des produits chimiques, à la chaleur, à la lumière, à l'abrasion et au feu expliquent son succès dans l'immédiat après-guerre. Les aminoplastes sont par ailleurs utilisés comme adhésifs/liants dans l'industrie du bois ; les silicones (SI), thermostables dotés de propriétés antiadhésives ; utilisation dans les industries électrique, aéronautique et du biomédical (isolants électriques puis fluides amortisseurs dans les trains d'atterrissage des avions, chirurgie plastique, huiles de moteur, mastics, peintures, cosmétiques) ; découverte du polytéréphtalate d'éthylène (PET, PETE) par John Rex Whinfield et James Tennant Dickson. Pour couvrir ses besoins, l'Allemagne, rapidement privée de ses ressources en latex naturel, avait produit durant la Première Guerre mondiale du caoutchouc BunaMot-valise formé avec les deux premières lettres de butadiène et de natrium, sodium en allemand (l'amorceur de la polymérisation anionique du butadiène est le sodium)., un ersatz de cette substance. Ses recherches sur de nouvelles matières se poursuivirent au cours de la Seconde Guerre mondiale (réalisées notamment par ) et, en 1945, la production de caoutchouc synthétique s'élevait à un million de tonnes.
À partir de la Libération, l'élan scientifique et technologique insufflé à l'industrie par la guerre se poursuivit et de nouvelles matières furent synthétisées, telles les nouveaux polyamides, le poly(carbonate de bisphénol A) et les polyacétals.
Puis les découvertes de nouvelles matières se firent plus rares : 1950 : synthèse des premiers copolymères du polystyrène, marquant une nette amélioration des qualités du PS homopolymère (tenue au choc en particulier, température limite d'utilisation, tenue aux solvants organiques) ; vignette|Le polycarbonate : une résine transparente comme le verre, la solidité en plus. Utilisée dans les blindages, elle a équipé le casque des astronautes en 1969 sur la Lune. 1953 :