Substitution des isocyanates dans les polyuréthanes pour des revêtements transparents de forte épaisseur

par Marine Blain

Thèse de doctorat en Catalyse et chimie des matériaux

Sous la direction de Bruno Andrioletti et de Sylvain Caillol.

Soutenue le 23-05-2016

à Lyon , dans le cadre de École Doctorale de Chimie (Lyon) , en partenariat avec ICBMS - Institut de Chimie et Biochimie Moléculaires et Supramoléculaires (Villeurbanne, Rhône) (laboratoire) et de Université Claude Bernard (Lyon) (établissement opérateur d'inscription) .

Le jury était composé de Maud Save.

Les rapporteurs étaient Henri Cramail, Michel Bouquey.


  • Résumé

    L'entreprise Juxta produit des résines pour des revêtements transparents de fortes épaisseurs en polyuréthane. Ces revêtements sont fabriqués à partir de deux produits dangereux : les isocyanates et un catalyseur à base de mercure. Pour protéger ses employés et consommateurs, l'entreprise Juxta a lancé un projet de substitution des isocyanates dans les polyuréthanes. Pour ce faire, trois nouvelles voies de synthèse ont été envisagées :La voie cyclocarbonate/amine est la plus novatrice. Dans un premier temps, la réactivité de cyclocarbonates et d'amines modèles a été étudiée ainsi que l'effet de différents catalyseurs. Les meilleurs catalyseurs sont de la famille des thiourées, urées et guanidines. Puis une voie d'accès à des cyclocarbonates incolores a été mise au point. Enfin, une étude a permis de mettre en évidence que les liaisons hydrogènes étaient responsables du faible avancement de la réaction lors de la synthèse de polyhydroxyuréthanes linéaires.La voie époxy/amine a permis de développer une gamme de matériaux transparents avec des Tg allant de 18 à 47°C. Une étude IR a été réalisée, permettant de mieux appréhender le phénomène de carbonatation de l'amine, récurent lors de la synthèse de résines époxys à température ambiante. L'utilisation de prépolymères aminotéléchéliques permet de contourner ce phénomène.La voie acrylate/amine a permis de développer un matériau transparent de basse Tg, -12°C. L'étude de la réactivité des acrylates avec les amines a été réalisée par DSC et RMN. Des tests de formulation ont été effectués dans le but d'augmenter la Tg

  • Titre traduit

    Isocyanate substitution in polyurethane for thick transparent coatings


  • Résumé

    Juxta company produces thick transparent polyurethane coatings. These coatings are made from hazardous compounds, isocyanates and a mercury based catalyst. In order to protect its employees and consumers Juxta company wants to get rid of the isocyanates in its formulations. Therefore, three new synthesis pathways have been considered.The carbonate/amine pathway is the more innovative one. First, the reactivity and catalysis of model cyclocarbonates and amines were studied. The thioureas, ureas and guanidines proved to be very efficient catalyst families for the cyclocarbonate aminolysis. Then a synthesis was developed to obtain transparent cyclocarbonates. To conclude, a study conducted on linear polyurethanes demonstrated that hydrogen bondings are responsible for the low conversions observed with this reaction.Transparent materials with Tg ranging from 18°C to 47°C were synthesized using the epoxy/amine pathway. An IR study was performed to better understand the amine carbonation phenomenon. It is a frequent phenomenon when the epoxy resins are synthesized at room temperature. Aminotelechelic prepolymers can be used to circumvent it.A low Tg (-12°C) transparent material was synthesized using acrylate/amine synthesis. The couple reactivity was studied by DSC and NMR. Then several formulations were performed in order to increase the Tg



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