Modification chimique de Polyuréthanes Thermoplastiques : étude des réactions chimiques menant à l'autoréticulation et de la microorganisation physique, pour le contrôle des propriétés

Chemical modification of Thermoplastic Polyurethane (TPU) : Study of the chemical reactions leading to the selfcrosslinking and of the physical micororganization, for control of properties

• Auteur / Autrice : Aude Lapprand
• Direction : Jean-Pierre Pascault
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux polymères et composites
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Ingénierie des Matériaux Polymères (Auvergne Rhône-Alpes ; 2007-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polymères -- Rhéologie

Ignifugation

Réticulation (polymérisation)

Isocyanates

Polyuréthanes

Résumé

Le but de ce travail est d'effectuer une modification chimique de polyuréthanes thermoplastiques (TPU), en greffant des isocyanates sur des unités d'uréthane des chaines de TPU. La réactivité de la liaison uréthane avec des polyisocyanates, MDI et tPDI, à température élevée, a été étudiée grâce à un composé modèle diuréthane. Les produits de la réaction ont été caractérisés par SEC, 1H et 13C RMN et MALDI-TOF. Les fonctions allophanates pnt été identifiées comme produits principaux. Au moyen d'une extrudeuse bi-vis, nous avons obtenu des granulés de TPUs autoréticulables, qui peuvent être mises en oeuvre. Le mécanisme chimique, identifié par RMN, repose sur le greffage de polyisocyanates via des fonctions allophanate et la réticulation à l'air libre via des fonctions urée. Les morphologies et le comportement rhéologique des TPUs autoréticulables ont été comparés à ceux du TPU initial. La microséparation de phases se produit préalablement à l'autoréticulation. Les propriétés thermomécaniques de ces matériaux sont considérablement améliorées une fois réticulés.

The aim of this work is to perform a chemical modification of Thermoplastic Polyurethanes (TPU), by grafting isocyanates on the urethane units of TPU chains. The reactivity of the urethane linkage with polyisocyanates, MDI and tIPDI at high temperature has been investigated by the use of a model urethane compound. The products of the reaction have been characterized by SEC, 1H and 13C NMR and MALDI-TOF. Allophanates was identified as the main products of reaction. By use of a twin-screw extruder, we were able to prepare self-crosslinkable TPUs, that can be processed. The chemical mechanism was identified by NMR and consists on grafting polyisocyanates via allophanate functions and further crosslinking at RT via urea functions. The morphologies and rheological behaviour of self-crosslinkable TPUs have been compared with those of the initial TPU. Microphase separation could still occur, before autocrosslinking. The thermomechanical properties of these materials were greatly improved once they were crosslinked.