Le polyuréthane (en anglais : polyuréthane, IUPAC en abrégé PUR, généralement abrégé en PU), fait référence à un type de polymère contenant des unités caractéristiques carbamate dans la chaîne principale. Ce matériau polymère est largement utilisé dans les adhésifs, les revêtements, les pneus à basse vitesse, les joints, les tapis de voiture et d'autres domaines industriels. Dans le domaine de la vie quotidienne, le polyuréthane est utilisé pour fabriquer diverses mousses et éponges plastiques. Le polyuréthane est également utilisé pour fabriquer des préservatifs (pour les personnes allergiques aux préservatifs en latex) et des équipements et matériels médicaux. Parce que le polyuréthane a une très faible conductivité thermique, de nouveaux matériaux d'isolation des murs basés sur ses matériaux se sont progressivement développés et mûris dans les pays occidentaux tels que l'Europe et les États-Unis.
La recherche et le développement du polyuréthane ont été lancés pour la première fois en 1937 par Otto Bayer et ses collègues dans le laboratoire de Fabien à Leverkusen, en Allemagne. Ils ont appliqué le principe de la polymérisation par addition à travers des expériences, en utilisant de l'isocyanate liquide et du polyéther liquide ou du polyester de glycol pour générer un nouveau type de plastique-polyuréthane, différent des polyoléfines et des plastiques générés par polycondensation qui avaient été découverts à l'époque. Le nouveau mélange de monomères est également différent des brevets que Wallace Carothers a obtenus pour le polyester. Au départ, l'application se limitait aux fibres et mousses souples, nommées en anglais : Igamid U, la fibre constituée de cette résine s'appelait en anglais : Perlon U, mais en 1944 elle n'atteignait que 25t/mois. Par la suite, son développement a été affecté par la Seconde Guerre mondiale (pendant la période où le PU n'était utilisé que dans les sièges d'aviation dans une petite zone), ce n'est qu'en 1952 que les isocyanates ont commencé à être disponibles dans le commerce. En 1954, Monsanto aux États-Unis et Bayer en Allemagne ont créé une coentreprise Mobay Chemical et ont commencé à utiliser du toluène diisocyanate (TDI) et du polyester polyol pour produire de la mousse de polyuréthane flexible à des fins commerciales aux États-Unis. L'invention de cette mousse (appelée imitation fromage suisse par les inventeurs) est due à l'ajout d'eau dans le système réactionnel. Ces substances sont également utilisées pour produire de la mousse rigide, de la viscose et des élastomères. Les fibres linéaires sont formées par la réaction de l'hexaméthylène diisocyanate (HDI) et du 1,4-butanediol (BDO) [1].
Le premier polyéther polyol produit commercialement, le poly(tétraméthylène éther) glycol, a été produit par la polymérisation du tétrahydrofurane par DuPont en 1956. BASF et Dow Chemical ont introduit des polyalcanes diols moins chers en 1957. Ces polyéther polyols présentent des avantages techniques et commerciaux, tels que : coût, manipulation facile, excellente stabilité hydrolytique ; et peut remplacer rapidement les polyester polyols lors de la préparation du polyuréthane. Les autres promoteurs de PU incluent Union Carbide et Mobay Chemical. En 1960, la production de mousse de polyuréthane souple atteint 45 000 tonnes. Après plus de dix ans de développement, avec l'émergence d'agents de formation de bulles chlorofluoroalcanes, les polyéther polyols bon marché et le diisocyanate de diphénylméthane (MDI) ont favorisé l'utilisation de mousse de polyuréthane rigide dans les matériaux d'isolation haute performance. L'utilisation de. La mousse de polyuréthane rigide à base de MDI polymère (PMDI) a une meilleure stabilité thermique et performances de combustion que les matériaux à base de TDI.
En 1967, une mousse rigide de polyisocyanate modifié à l'uréthane a été produite, et les matériaux isolants à faible densité produits ont montré une meilleure stabilité thermique et un meilleur pouvoir ignifuge. C'est également dans les années 1960 que les composants internes de sécurité des automobiles, tels que les tableaux de bord et les panneaux de porte, ont commencé à être constitués de remblais thermoplastiques avec de la mousse semi-rigide.
En 1969, Bayer expose une voiture entièrement en plastique à Düsseldorf, en Allemagne. Certaines pièces de la voiture sont fabriquées à l'aide d'un nouveau procédé appelé RIM (Reaction Injection Molding). La technologie RIM utilise une pression élevée pour injecter des composants liquides, puis injecter rapidement des composants réactifs dans la cavité du moule. Les grandes pièces telles que les tableaux de bord et les panneaux de voiture peuvent également être moulées par injection de la même manière. Le RIM du polyuréthane comprend de nombreux produits et procédés différents : l'utilisation d'allongeurs de chaîne diamine et le processus de trimérisation d'uréthane, d'isocyanate et de polyurée, l'ajout d'additifs, tels que le verre dépoli, le mica, les fibres traitées, etc., pour former un soi-disant RRIM, il peut améliorer le module de flexion et la stabilité thermique. En 1983, les États-Unis ont utilisé cette technologie pour produire des carrosseries automobiles en plastique. L'ajout de fibre de verre dans la cavité du moule à l'avance peut encore améliorer le module de flexion, appelé SRIM ou structure RIM.
Depuis le début des années 1980, les mousses de polyuréthane flexibles microporeuses soufflées à l'eau ont été utilisées comme modèles de joints pour les panneaux automobiles et les filtres à air des pneus. Depuis lors, en raison de la hausse des prix de l'énergie et des exigences croissantes visant à réduire l'utilisation du PVC dans les automobiles, la part de marché du polyuréthane n'a cessé d'augmenter. Les prix élevés des matières premières sont compensés par la réduction du poids des composants, tels que la réduction des couvercles métalliques et des boîtiers de filtre. Les élastomères de polyuréthane hautement chargés et les mousses de polyuréthane non chargées sont désormais utilisés dans les filtres à huile à haute température.
Lors de la production de mousse de polyuréthane (y compris le caoutchouc mousse), une petite quantité de substances volatiles, appelées agents de bullage, est ajoutée au mélange réactionnel. Ces substances simples confèrent au polyuréthane d'excellentes propriétés d'isolation thermique. Au début des années 1990, afin de réduire l'impact sur la couche d'ozone, le protocole de Montréal a restreint l'utilisation de certains agents de bullage contenant du chlore. Tels que le trichlorofluorométhane (CFC-11). D'autres alcanes halogénés, tels que les chlorofluorocarbures, le 1,1-dichloro-1-fluoroéthane (HCFC-141b) ont été répertoriés comme étant progressivement éliminés par la directive IPPC de 1994 sur les gaz à effet de serre et la directive de 1997 sur les gaz organiques volatils de l'UE. À la fin des années 90, même si certains pays en développement utilisaient encore des agents de bullage contenant des halogènes, l'Amérique du Nord et l'Europe utilisaient de plus en plus le dioxyde de carbone, le pentane, le 1,1,1,2-tétrafluoroéthane (HFC-134a) ), 1 1,1,3,3-pentafluoropropane (HFC-245fa) comme agent de formation de bulles.
Sur la base de la technologie de pulvérisation de polyuréthane existante et de la théorie chimique des polyétheramines, la pulvérisation de matériaux élastiques de polyuréthane a été développée rapidement dans les années 1990. Leur réponse rapide et leur insensibilité à l'humidité relative en font les revêtements de choix pour les projets de grande surface. Tels que les coques de sécurité secondaires, les revêtements de trous d'homme et de canaux, les revêtements de réservoir. Après un apprêt et un traitement de surface appropriés, il a une bonne adhérence au béton et à l'acier. Au cours de la même période, la nouvelle technologie d'élastomère mélangé de polyuréthane et de polyuréthane polyurée à deux composants a été appliquée à la doublure de caisse chargée pour la construction sur site. Cette technologie de revêtement pour les petits camions et autres caisses de chargement crée un matériau métallique composite durable et résistant au frottement. La doublure thermoplastique compense les défauts du métal's en termes de corrosion et de fragilité.