Etude des phénomènes d'association mis en jeu lors de la formation de gels physiques obtenus par synthèse de polyuréthanes en solution dans le styrène

par Fu-Cai Wang

Thèse de doctorat en Chimiedes matériaux : Matériaux Macromoléculaires et Composites

Sous la direction de Michel Feve.

Soutenue en 1991

à Lyon, INSA , en partenariat avec LMM - Laboratoire des Matériaux Macromoléculaires (Lyon; INSA) (laboratoire) .

mots clés

• Liaison hydrogène
• Colloïdes
• Polyuréthanes
• Solvatation

Résumé

Le but de ce travail est de comrrendre le ou les mécanismes d'association intranet intermoléculaires et éventuellement de formation de gel physique lors du mûrissement d'une résine polyester insaturé pas un isocyanate, pour une application composites (SMC et BMC). Nous avons choisi un système réactif modèle constitué d'un oligomère polyadipate saturé réagissant avec un diisocyanate en solution dans le styrène. Les phénomènes de gel physique ont été observés pour les mélanges dans un domaine de concentration très large. L'étude à l'aide de 1 'Infrarouge à Transformée de Fourier des gels obtenus nous a permis de mettre en évidence et d'analyse quantitativement les liaisons hydrogène entre les chaînes polyuréthane formées ainsi qu'entre les chaînes polyuréthane et les noyaux aromatiques du styrène. La caractérisation de la solvatation dans les gels a montré qu'un, ombre important de molécules de styrène sont "intercalées" sous forme de couches monomoléculaires dans le réseau tridimensionnel physique formé par les liaisons hydrogène. De même, les mesures de propriétés rhéologiques des gels ont montré qu'aux échelles de temps longues, ces gels se comportent plutôt comme des liquides viscoélastiques. Par conséquent 1'enchevêtrement des chaînes et les liaisons hydrogène ne conduisent qu'à un « gel faible ».

Titre traduit

= Physical gelation and molecular association of polyurethane in styrene

Résumé

The aim of this work is to understand the mechanisms of intra- or intermolecular association which causes the formation of the Physical gels, during the thickening process of unsaturated of esters in sheet molding compounds by isocyanate. A model reactive s stem was chosen: a saturated hydoxy-terminated polyadipate with a diisocyanate in styrene. The phenomenon of physical gels was observed in large range of concentrations. With the aid of Fourier Transform Infrared the study of the gels shows that hydrogen bonds exist not only between polyurethane chains but also between polyurethane chains and styrene molecules. These hydrogen bonds were also investigated quantitatively. The characterization of solvating of these gels indicates that a great number of styrene molecules are « intercalated » in the form of monomolecular layers in the three-dimensional network which is formed by the hydrogen bonding, the measure of the rheological properties of the gels demonstrates that at low frequencies these gels are viscoelastic liquids, therefore they are produced by entanglements and hydrogen bonding and are considered only weak gels.