Le Polyuréthane PU

Texte et vidéo : Marie-Charlotte Cottereau et Clotilde Saint-Denis

Le Polyuréthane PU

Commençons par une petite vidéo :

Nom du plastique et dessin de la structure

Le polyuréthane est un polymère dont le motif répétitif est uréthane. Les polyuréthanes commerciaux sont des polymères de structure – (O-R-O) – (CONH-R’-NH-CO) -, où R et R’ représentent des groupes organiques de type alkyle ou aromatique. Vous pouvez voir ci-dessous sa structure chimique :

Structure chimique du polyuréthane
Structure chimique du polyuréthane

Invention

La réaction de formation du polyuréthane fut découverte par Charles Adolphe Wurtz en 1849 Presque au même moment Otto Bayer et ses collègues découvraient le polyuréthane en 1937 chez Bayer/I.G.

réaction de synthèse des polyuréthanes
Charles Adolphe Wurtz

Le polyuréthane est produit en faisant réagir des diisocyanates avec des polyols (produits dérivés du pétrole). Une série d’additifs est également nécessaire pour produire des polyuréthanes de bonne qualité. Les polyols HO-R-OH sont tels que le polypropylène glycol (PPG), le polytétraméthylène glycol (PTMG), le polycaprolactone (PCL), le polybutylène adipate (PBA), des polyéthers ou polyesters. Les diisocyanates OCN-R’-NCO sont le MDI (di-isocyanate de diphénylméthane) et le TDI (toluène di-isocyanate). La production sans eau produit des polyuréthanes non-mousses. La production de mousse polyuréthane est réalisée par addition d’eau. L’utilisation de l’eau seule n’affecte pas la qualité ou la durabilité du produit pour la plupart des applications. Des liquides organiques à bas point d’ébullition ont été trouvés pour produire de meilleurs résultats, avec l’avantage supplémentaire d’améliorer les propriétés isolantes de la mousse.

Propriétés physico-chimiques

Ce plastique peut être présent sous forme de mousses souples, mousses rigides ou produits non-mousse. Il possède un caractère thermodurcissable. La mousse rigide composée de fines cellules fermées emprisonnent un gaz à faible conductivité thermique. Ce matériau est un excellent isolant thermique. On peux signaler que la conductivité thermique de la mousse de polyuréthane se situe entre 0,023 et 0,028 W/m.K.

Propriétés physico-chimiques des polyuréthanes
Propriétés physico-chimiques des polyuréthanes
Propriétés de différents polyuréthanes
Propriétés de différents polyuréthanes

Fabrication et Production

La production mondiale de polyuréthane représente 17 565 kt en 2011. Le prix moyen du polyuréthane est de 3 €/kg, soit un marché mondial de 53 milliards d’euros en 2011. La production européenne pèse environ 20 % de la production mondiale avec une production de 4 234 kt en 2011. Le marché français du polyuréthane est de 326 kt en 2011. La production française de polyuréthane est de 250 kt en 2011, dont 77 kt sont vendues et 173 kt sont produites en interne par les assembleurs de produits finis.

Le marché du polyuréthane est segmenté en trois grandes familles techniques comme dit précédemment : les mousses souples, les mousses rigides et les non-mousses. La répartition mousse souple, mousse rigide, et non-mousses de la consommation française est de 144 kt, 130 kt et 52 kt respectivement.

Principaux fournisseurs

Les principaux producteurs mondiaux sont : BASF, Bayer, Dow, Huntsman et Yantai Wanhua

Recyclage, dégradation et traitements des déchets

On distingue deux techniques de recyclage :

– Le recyclage chimique qui regroupe la glycolyse, l’hydrolyse, l’aminolyse et les procédés thermochimiques

– Le recyclage mécanique qui regroupe l’agglomération, le broyage et pulvérisation, le moulage par compression et la pression adhésive.

Les non-mousse sont difficilement collectables et difficile à rendre pure (revêtements de peintures, adhésifs, mastics et colles pour lesquels il n’y a pas de technologie de recyclage). En 2011, Il est estimé que 210 kt sont à recycler. Ces étapes de décomposition altèrent la qualité des produits obtenus et quelle que soit la technologie de recyclage utilisée, le polyuréthane recyclé a des propriétés de moindres qualités que le polyuréthane vierge : le recyclage chimique permet d’obtenir des produits réincorporables de l’ordre de 20 %. En 2011 on recycle 3 kt de polyuréthane.

Applications

mousse expansive

Les mousses sont particulièrement utilisées en ameublement (assises des sièges et canapés) et les mousses rigides sont intégrées aux murs rideaux, ou aux panneaux d’isolation utilisés dans le bâtiment ou dans l’électroménager.

Les mousses expansées sont largement utilisées pour leur qualité d’isolation phonique et thermique, leur adhérence sur tout support, leur pouvoir de flottaison, leur capacité à remplir les vides. Les polyuréthanes intégrant des composants anti-abrasion sont utilisés dans la fabrication de roues et roulettes extrêmement solides. Egalement présent dans les pneumatiques, et des variantes micro-cellulaires de mousse sont largement utilisées pour les roues des fauteuils roulants et des bicyclettes.

polyuréthane et ameublement

Les polyuréthanes sont à la base de la fabrication de colles, plus particulièrement pour assembler le bois ou le collage des semelles de chaussures. L’avantage principal de ce type de colle est sa résistance à l’eau. Ils sont largement utilisés dans les enduits, laques, peintures et vernis, que cela soit dans le bâtiment, l’ameublement ou la protection du bois. Les combinaisons polyhydroxylées conduisent à des matériaux employés pour les peintures haute performance.

Enfin, le Lycra et de nombreux vêtements sont fabriqués à base de polyuréthane pour ses propriétés extensibles qui en font un produit très adapté aux vêtements de sport.

Secteur d’application de la production du polyuréthane en Europe: 

Principales applications
Principales applications

Nous conseillons également d’aller voir cette vidéo :

Bibliographie :

http://www.arcane-industries.fr/details-polyurethane+et+urethane+mastic+polyurethane+etancheite+joint+mousse+pu-122.html

https://docs.google.com/document/d/15siVI2Zpq-3qBwvskrUtTun_Oe4cJ1GEPySbQxwRSGw/edit

http://www.societechimiquedefrance.fr/polyurethanes.html

http://www.allize-plasturgie.org/ressources/plugin/filemanager/userfiles/Developpement_durable/2014_05_15_Etude_recyclage_polyurethane.pdf

 


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