Polyuréthane

La synthèse du premier isocyanate aliphatique a eu lieu au milieu du XIX e siècle à la suite de quelques expériences d'Adolfo Wűrtz. Par la suite, en 1937, le docteur Otto Bayer des laboratoires Bayer en Allemagne polymérisa un polyuréthane par une polyaddition de diisocyanates aliphatiques et de diols afin d'obtenir des produits pour fibres qui pourraient s'apparenter au nylon américain mais libérées des blocs de brevets. Dans les laboratoires Bayer pour la synthèse contrôlée et la commercialisation de ces nouvelles fibres, il a fallu attendre 1964, année d'introduction sur le marché de la marque Dorlastan®. Dans le jargon commun le nom Lycra® est encore associé à la fibre de polyuréthane utilisée pour une variété de vêtements, en effet Du Pont a devancé son concurrent Bayer de quatre ans, 1960, dans la commercialisation de cette fibre, lui donnant le nom de Lycra®.

Auparavant, à partir de 1945, la chimie du polyuréthane n'autorisait son utilisation que comme élastomère, revêtement ou adhésif. Les premières polymérisations ont été développées avec des polyols de type ester et ce n'est qu'après une dizaine d'années que des polyols de type éther ont été introduits sur le marché, créant ainsi au sein d'une même famille de polyuréthane, deux types de polymères aux caractéristiques différentes. Dès le début des années soixante, avec l'introduction des mousses souples, et grâce aussi aux mousses rigides, apparues une décennie plus tard, le marché du polyuréthane connaît une croissance considérable. Les améliorations continues de la synthèse, encore en développement aujourd'hui, et l'introduction de nouvelles technologies de transformation ont conduit à l'utilisation du polyuréthane dans pratiquement tous les domaines d'application ; flexibles, roues, isolants thermiques et acoustiques, courroies, joints, câbles, semelles de chaussures, chaussures de ski, adhésifs, etc.

La complexité des méthodes de synthèse, des structures de base des monomères, la relation entre eux et le grand nombre de types de catalyseurs et d'additifs utilisés font que le polymère obtenu peut varier de semi-cristallin opaque à amorphe transparent, obtenant des structures qui peuvent allant des fibres textiles aux mousses expansées souples.

La synthèse des polyuréthanes (PU), peut se résumer à la réaction chimique entre les di-isocyanates, molécules ayant deux ou plusieurs groupements -N=C=O, et les polyols à longue chaîne (généralement des diols) et les diols à chaîne courte, molécules ayant deux groupes hydroxyle ou plus -OH. Du diol vient la distinction entre le polyuréthane à base d'ester (R-C=OO-R') ou le polyuréthane à base d'éther (R-O-R').

Le terme polyuréthane englobe une vaste famille de produits aux caractéristiques les plus variées en termes de propriétés mécaniques, chimiques et physiques. Grâce au choix et à la proportion appropriés de polyols et de diisocyanates, il est possible de passer de produits doux et moelleux, tels que des mousses souples à très faible densité (coussins, matelas, etc.), à des produits à haute résistance aux contraintes de compression et de flexion pour les applications sportives. comme la randonnée, le ski, etc. La principale distinction à prendre en considération, afin d'avoir une ligne directrice, sur les caractéristiques du polyuréthane concerne sa nature chimique, c'est-à-dire s'il s'agit d'une base ester ou éther. Il existe également sur le marché une troisième famille de polyuréthane issue de la synthèse de la caprolactone qui présente des caractéristiques intermédiaires entre le polyester et le polyéther.

Le polyuréthane à base d'ester présente de meilleures caractéristiques mécaniques à tous points de vue : module d'élasticité, résistance à la traction, à la déchirure, à la compression, à l'abrasion, aux tests de traction statique, etc. L'exception est la flexibilité à froid et la résistance aux chocs à basse température où "l'éther" est plus performant. En ce qui concerne également les caractéristiques mécaniques et le vieillissement à haute température, le polyuréthane à base d'ester présente un meilleur comportement. La situation est inversée si l'on parle de résistance à l'hydrolyse et à l'attaque des micro-organismes. Le phénomène d'hydrolyse, qui signifie littéralement "clivage produit par l'eau", affecte significativement "l'ester" conduisant à une dépolymérisation, donc à une diminution du poids moléculaire avec la perte conséquente des propriétés mécaniques. Ce phénomène est plus important dans les polyuréthanes souples dans lesquels les polyols à groupements ester sont présents en plus grand nombre. De même, dans des conditions de température et d'humidité élevées, le polyuréthane ester est sensible à l'attaque enzymatique des bactéries et des champignons qui, provoquant le clivage de la liaison ester, entraîne une diminution des caractéristiques mécaniques. Les deux types de polyuréthane présentent une résistance aux huiles, aux graisses, à l'oxygène et à l'ozone, mais le polyuréthane à base d'ester supplémentaire offre une perméabilité plus faible aux gaz (Ar, CO2, N2, O2, etc.). Le dernier point à traiter, mais non moins important pour cela, concerne la densité. Le polyuréthane à base d'éther est plus léger, donc avec une densité plus faible, avec des avantages relatifs dans le secteur des transports et dans toutes ces applications à fort trafic.

• meilleures performances mécaniques à température ambiante

• meilleures performances à haute température

• meilleur effet barrière aux gaz

• meilleure résistance à l'hydrolyse

• meilleure flexibilité et résistance aux chocs à basse température

• meilleure résistance aux micro-organismes

• moins de poids