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Les polyuréthanes: Présentation générale

Généralités:Slabstock

Comme beaucoup de matières plastiques polymères, les polyuréthanes se sont imposés dans tous les domaines de notre vie quotidienne grâce à leur nature, leurs multiples propriétés, et leurs diversités d’applications. Leur état thermodurcissable, c’est-à-dire irréversible (au contraire des thermoplastiques) ne les a pas empêchés d’être utilisés partout.

Cette grande versatilité des polyuréthanes autorise une très large gamme d’applications, mousses souples de confort et d’isolation phonique, mousses rigides d’isolation thermique, polyuréthanes compacts… L’évolution des techniques de mise en œuvre et de la chimie permet des cycles de fabrication courts, une grande reproductivité dans de grandes quantités. Leur mise en œuvre est maintenant arrivée dans une phase de maturité et de consolidation.

Toutes ces qualités en font un élément majeur de la vie quotidienne et laissent augurer que des progrès sont encore possibles, aussi bien du côté matières, que du côté moyens de transformation. Fort d’un marché en constante croissance, le polyuréthane fera l’objet de toutes les attentions de la recherche et développement.

 

Détail:

 Les polyuréthanes (le terme polyurethanne(s) n’étant plus admis depuis 1988) sont des polymères qui contiennent le groupement uréthane. On appelle uréthane tout composé produit par la réaction d’un isocyanate et d’un alcool conformément à la réaction suivante :

Polyut

Cette liaison résulte de la réaction de condensation entre un composé à hydrogène mobile de type alcool R-OH et un isocyanate R’-N=C=O. Pour former un polyuréthane, il faut faire réagir des polyols (au moins deux fonctions alcools par molécule) avec des polyisocyanates (au moins deux fonctions isocyanates par molécule).
La fonction uréthane, obtenue par l’addition d’un isocyanate sur un alcool, est connue depuis la fin du dix-neuvième siècle et les réactions des isocyanates sur divers composants ont été étudiées au début du vingtième siècle. Ces réactions sont généralement exothermiques.
C’est surtout l’emploi d’une large gamme de polyols de natures, masses molaires et fonctionnalités différentes qui a pu permettre le développement de la très grande diversité de polyuréthanes.

En effet, ces polyols peuvent être :
• des polyesters polyols longs résultant d’une polycondensation entre des diacides et un excès de diols dans le cas de molécules linéaires ou encore de la polyaddition par ouverture de cycles de lactones comme les polycaprolactones,
• ou encore des polyéthers longs résultant de la polyaddition par ouverture de cycles éthers (oxirane(s), oxétane, ou encore tétrahydrofurane)
• d’autres diols ou polyols longs tels que les polybutadiènes, dihydroxylés, les polycarbonates ou encore des polysiloxanes hydroxytéléchéliques.
• des diols très courts appelés allongeurs ou extendeurs de chaines
• des polyols courts de fonctionnalités supérieures à trois appelés réticulants ou rétifiants.

La formulation permet de moduler les propriétés des polyuréthanes au travers de l’emploi de nombreux additifs et charges.
Cet ensemble impressionnant de matières premières permet d’obtenir une infinité de formulations.
C’est cette diversité impressionnante de matières premières qui constitue la clé de la diversité des polyuréthanes tant au niveau des structures que des applications.

Ainsi, les polyuréthanes constituent l’une des plus vastes familles de matières dites « plastiques », bien que les polyuréthanes soient plus souvent des structures thermodurcissables que thermoplastiques :
• Mousses souples de faible densité (10-80 kg/m3),
• Mousses flexibles haute densité (> 100 kg/m3),
• Mousses semi-rigides et micro cellulaires (400-800 kg/m3),
• Mousses rigides (30-80 kg/m3),
• Mousses rigides à haute densité,
• Elastomères et masses de coulée thermodurcissables,
• Elastomères et plastomères thermoplastiques,
• Fibres textiles (du type ELASTANNE),
• Adhésifs, peintures, revêtements et vernis,
• Colles et liants.

Les mousses constituent une famille à part, générant les plus forts volumes de production, le reste des polyuréthanes constitue une famille communément appelée C.A.S.E. par le milieu industriel (de Coatings, Adhesives, Sealants and Elastomers).

 

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