POLYURETHANE ET LEUR APPLICATION

Introduction

Les polyuréthannes occupent une place privilégiée dans le domaine des polymères, en raison à la fois de leur nature et de leurs applications. Facilité à réagir des polyisocyanates pour donner des polyuréthanes, et également des polyurées, permet une très large gamme d’applications s’accompagnant d’une grande variété de duretés et de masses volumiques. Les polyuréthannes, grâce à leurs caractéristiques et à la relative facilité de mise en œuvre, sont des produits dont l’évolution n’est pas encore terminée.

Historique

La réaction uréthanne est connue depuis 1849. C'est Wurtz qui l’utilisa pour caractériser un glycol par action sur un isocyanate.

Juste avant la seconde guerre mondiale, Otto Bayer a étudié les diverses réactions des glycols sur les isocyanates.

Dans les années 1955-1965 apparurent les mousses souples en bloc et moulées et les mousses rigides pour isolation. Dans un premier temps, l'isocyanate utilisé était le TDI (toluène diisocyanate).

De 1980 à nos jours sont apparues les mousses structurales dites RIM (réaction injection moulage), qui sont utilisées pour les pièces automobiles (pare-chocs, éléments de carrosserie).

Les isocyanates

Les isocyanates employés dans la synthèse des élastomères de polyuréthane sont en majorité aromatiques, les isocyanates les plus utilisés sont mentionnées dans la figure 1:

      Le naphtylènediisocyanate-1, 5 (NDI),

      Le tétraméthylxylène d’isocyanate (TMXDI),

      Le xylène d’isocyanate (XDI).

Les polyols

Les polyols utilisés dans la synthèse des polyuréthanes sont caractérisés par des masses molaires de 400 à 5000 g/mol.

Ce sont les molécules principalement responsables de la flexibilité du polyuréthane à température ambiante.

Ces polyols sont principalement des polyéthers et des polyesters données dans la figure 2. 

Les extenseurs de chaînes

Ce sont des composés réticulant diols ou diamines, de nature aliphatique ou aromatique (Figure 3). Généralement les extenseurs de chaînes aliphatiques donnent des matériaux plus souples que leurs homologues aromatiques.

Ils réagissent avec l’isocyanate pour donner des liaisons qui relient les segments entre eux et apportent une plus grande stabilité du réseau. 

Ces produits à forte teneur en fonctions réactives consomment beaucoup d’isocyanates et sont souvent très hygroscopiques. 

Procédé de synthèse

Les polyuréthanes sont synthétisés par réaction de polycondensation entre des monomères dont les groupements fonctionnels respectifs possèdent ensemble une réactivité chimique spécifique.

Le schéma général de synthèse des élastomères mentionnée dans la figure 4:

Formation du prépolymère diisocyanate (1er étape)

Réaction secondaire

Cependant, sous certaines conditions expérimentales, des réactions secondaires peuvent se produire. Ce sont les réactions suivantes.

Dégradation de polyuréthane

Les principaux mécanismes de dégradation du  polyuréthane

Les mousses en polyuréthane sont des matériaux qui se dégradent rapidement. Les principaux signes issus de la dégradation sont la décoloration, la perte d’élasticité…..

Dépolymérisation hydrolytique

Le groupement uréthane, même s’il est moins susceptible de s’hydrolyser que les groupements ester et urée, peut s’hydrolyser en donnant un acide carbamique et l’alcool précurseur.

Le choix du polyol et de l’isocyanate a une forte influence sur la stabilité hydrolytique du polymère final

Oxydation thermique

q Dans la chaîne moléculaire du polyuréthane, le groupement éther

est le plus sensible à la thermo-oxydation.

q Le processus peut être décrit de la façon suivante (Figure 10) :

l’énergie apportée par la chaleur provoque la perte d’un hydrogène du carbone en position alpha du groupement éther.

q L’action de l’oxygène sur le radical formé donne un radical

peroxyde.

Applications des polyuréthanes

Polyuréthanes dans les voitures de tourisme

Ø    Une voiture de taille moyenne typique de 1000 kg Poids total

contient 100 kg de matières plastiques, dont environ 15 kg sont PU.

Ø    Les constructeurs automobiles reconnaissent que, en choisissant

PU, ils peuvent améliorer de manière significative la qualité, la sécurité et la rentabilité des voitures modernes.

Conclusion

Dans ce travail nous avons mis l’accent sur les différents types monomères utilisé dans la fabrication de polyuréthane puis nous avons donné le procédé de synthèse de PU.

Les propriétés des PU dépendra essentiellement la nature de monomère utilisé, ensuite nous avons cité les différents mécanismes de dégradation de PU ainsi que leur application dans différents domaine.

Written by Unknown

We are Creative Blogger Theme Wavers which provides user friendly, effective and easy to use themes. Each support has free and providing HD support screen casting.