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Colle Polyuréthane
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Un polyuréthane (ou polyuréthanne) est un polymère d'uréthane, une molécule organique.
On appelle uréthane, ou plus couramment "carbamate", tout composé produit par la réaction d'un isocyanate et d'un alcool conformément à la réaction suivante :
H / R-N R-N=C=O + H-O-Q → \ C=O / Q-OCette réaction était connue depuis plusieurs décennies lorsqu'en 1937, Otto Bayer découvrit comment faire un plastique utilisable, exempt de polyisocyanate et polyol.
Les technologies de l'uréthane ont été amenées aux États-Unis en 1953 par Jean-Pierre Abbat et Fritz Hartmann.
Les polyuréthannes peuvent être fabriqués avec une grande variété de textures et de duretés en variant les monomères utilisés et en ajoutant d'autres substances. Ils sont utilisés pour les colles, peintures, élastomères (« caoutchouc »), mousses, fibres. Ainsi, ces plastiques aux vastes applications sont utilisés dans un grand nombre d'industries.
Dans les années 1970, l'utilisation de l'uréthane pour les roues a par exemple révolutionné les sports sur roulettes (patin à roulettes, planche à roulettes).
Principes chimiques des polyuréthanes
Il s'agit d'un procédé chimique conduisant selon un mécanisme radicalaire ou ionique à des macromolécules linéaires ou rétifiées à partir de composés vinyliques (ayant une double liaison C=C) ou d’hétérocycles comme l’oxyde d'éthylène et le caprolactame. Le poids moléculaire des macromolécules ainsi obtenues peut atteindre plusieurs millions de grammes par mole. Le greffage de chaînes latérales sur les chaînes déjà formées offre une multitude de possibilités plus ou moins intéressantes.
Il s'agit sans doute le plus vieux procédé de fabrication de macromolécules. Sous l’effet de la chaleur et de la pression, et souvent en présence d’un catalyseur, des molécules polyfonctionnelles réagissent entres elles pour former des chaînes macromoléculaire et un autre produit (le plus souvent de l’eau).
Comme les molécules sont polyfonctionnelles, la réaction peut continuer de part et d’autre de la molécule nouvellement formée.
Il s'agit d'un procédé qui permet de greffer facilement des chaînes latérales grâce à des réactions d’addition sur les hétéroatomes d’un polymère porteur d’atomes d’hydrogènes actifs. Cette réaction créé des ponts entre les chaînes macromoléculaire (réticulation), la condition pour que de telles réactions trouvent des applications est que les ponts ainsi formés soient stables et inertes chimiquement.
Les groupements isocyanates réagissent avec les alcools pour donner des groupements uréthannes stables.
Cette réaction fut découverte par Charles Adolphe Wurtz en 1849.
Pour les matières plastiques et pour les élastomères, la formation de polyurées à partir de diisocyanates et d’eau avec dégagement de CO2 a pris une importance toute particulière car les mousses polyuréthannes sont très utilisées au quotidien.
Mais l’élément le plus important du procédé de polyaddition des diisocyanates est leurs réactions sur les composés polyhydroxylés, car les groupements uréthannes ainsi formés (groupement ester de l’acide carbamique) sont stables. Dans les premiers temps des polyuréthannes, on utilisait des diols de bas poids moléculaire comme le butanediol et par polyaddition avec l’hexaméthylène diisocyanate, on obtenait des polyuréthannes linéaires (fibres polyuréthannes). Dans les polyuréthannes actuels, le groupement uréthanne est en fait seulement l’élément de jonction entre les chaînes macromoléculaires. Ce groupement présente une stabilité et une rigidité exceptionnelle, son énergie de cohésion dépasse même légèrement celle de la fonction amide. Ceci explique les excellentes propriétés mécaniques des polyuréthannes, même si les groupements uréthannes ne représentent qu’une petite fraction de l’édifice macromoléculaire.
Emplois des polyuréthannes dans les colles
Les Polyuréthannes sont à la base de la fabrication de colles plus particulièrement pour assembler le bois. L’avantage principal de ce type de colle est sa résistance à l’eau. La mousse de Polyuréthanne est aussi un excellent matériau de collage utilisé astucieusement dans le bâtiment en la détournant de son usage premier pour par exemple coller des panneaux d'isolation sur des cloisons.
Dangers et Toxicité
La toxicité des Polyuréthannes est couramment évoquée. Les fabricants nuancent cette thèse non sans raison mais vous trouverez ici des références mettant en cause cette toxicité.
Des Poly Bromo Diphényl Ethers (PBDE) réputés toxiques sont incorporés aux mousses de polyuréthanne dont ils retardent la combustion en cas d'incendie.
Les Polyuréthannes sous forme de mousses expansives libèrent des amines (substances dangereuses).
Danger anecdotique mais à prendre en compte : l'ingestion de colle Polyuréthanne qui gonfle dans l'estomac
La fabrication artisanale du Polyéthylènne est extrêmement dangereuse et dégage des produits qui peuvent être mortels même à faible dose, notamment du cyanure.
Incendie
L'inflammabilité du Polyuréthanne est bien connue. Les fabricants traitent les produits afin de réduire ce risque.
Les produits datant d'avant les années 1990 sont particulièrement exposés.
Mais la lecture de cette note technique de 2003 de l'assureur Scor concernant les risques liés à l'utilisation du Polyuréthanne est assez édifiante.
Principaux fabricants
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