New challenges in the synthesis of non-isocyanate polyurethanes

par Amaury Bossion

Thèse de doctorat en Polymères

Sous la direction de Daniel Taton et de Haritz Sardon Muguruza.

  • Titre traduit

    Nouveaux défis dans la synthèse de polyuréthanes sans isocyanates


  • Résumé

    Parmi tous les plastiques, les polyuréthanes (PUs) représentent la sixième classe de polymères la plus utilisée au monde. Ils sont synthétisés industriellement par réaction entre un diol et un diisocyanate, en présence d'un catalyseur métallique et d’un solvant organique.Néanmoins, cette synthèse présente d’importants problèmes environnementaux et de santé.Afin de s’affranchir de ces composés toxiques, les progrès dans ce domaine ont conduit à un certain nombre de procédés sans isocyanates. Néanmoins, ces procédés doivent faire face à de nombreux défis (propriétés physiques, masses molaires, réactions secondaires, etc.), afin de concurrencer les polyuréthanes classiques. Par conséquent, une partie de ce manuscrit est dédiée à une étude rationnelle de l'influence de catalyseurs organiques, tels que le TBDou P4, non seulement sur la cinétique de polymérisation de l’aminolyse de carbonates biscycliques,mais aussi sur la structure et les propriétés des PUs résultants. Par la suite, et afin de limiter l’utilisation de composés organiques volatiles, des dispersions aqueuses de polyuréthanes sans isocyanates ont été obtenues en adaptant : 1) le procédé acétone à l’aminolysis de carbonates bis-cycliques et 2) la polymérisation interfaciale à la polycondensation de dicarbonates linéaires avec des diamines.


  • Résumé

    Among all plastic materials, polyurethanes (PUs) represent the 6th most popularly usedpolymers in the World. They are industrially synthesized by the reaction between a diol and adiisocyanate, in the presence of a metal catalyst and an organic solvent. Nevertheless, thissynthesis presents important environmental and health problems. In order to replace thesetoxic compounds, advances in this field have led to a number of isocyanate-free processes.However, these processes have to face many challenges (physical properties, molarmasses, side reactions, etc.), in order to compete with conventional polyurethanes.Therefore, part of this manuscript is dedicated to a rational study of the influence oforganocatalysts, such as TBD or P4, not only on the polymerization kinetics of the aminolysisof bis-cyclic carbonates, but also on the structure and properties of the resulting PUs.Subsequently, and in order to limit the use of volatile organic compounds, aqueousdispersions of non-isocyanate PUs were obtained by adapting: 1) the acetone process to theaminolysis of bis-cyclic carbonates and 2) the interfacial polymerization to thepolycondensation of linear dicarbonates with diamines.


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