Synthèse de polyuréthanes à partir d’huiles végétales fonctionnalisées par la réaction thiol-ène

Synthesis of biobased polyurethanes from vegetable oils by thiol-ene coupling

¹ ICGM, Laboratoire IAM, 8 rue de l’école Normale, 34296 Montpellier Cedex 5, France
e-mail : myriam.desroches@enscm.fr; sylvain.caillol@enscm.fr; remi.auvergne@enscm.fr; bernard.boutevin@enscm.fr;
² Université de Bordeaux, Laboratoire de Chimie des Polymères Organiques, CNRS, ENSCBP, 16 avenue Pey Berland, 33607 Pessac Cedex, France
e-mail : carlotti@enscbp.fr

Reçu : 28 Août 2011
Accepté : 20 Mars 2012

Résumé

L’huile végétale de soja a été fonctionnalisée en une unique étape par addition thiol-ène thermique d’un mercaptan porteur de fonctions hydroxyle. Le polyol biosourcé synthétisé a été analysé par RMN, dosages, CES et analyses massiques afin de déterminer précisément sa fonctionnalité moyenne, permettant ainsi l’utilisation du mélange de produits obtenu sans purification. Ce polyol a ensuite été polycondensé avec un prépolymère de 4,4′-diisocyanate de diphénylméthylène (MDI) avec un ratio OH/NCO de 1, afin d’élaborer un polyuréthane partiellement agro-ressourcé. Le polyuréthane ainsi synthétisé a été comparé à un polyuréthane obtenu à partir d’un polyester polyéther polyol commercial, nommé Desmophen 1150. Des mélanges de polyols ont également été réalisés afin d’optimiser les propriétés des matériaux. La polymérisation a été suivie par rhéologie. Les polyuréthanes ont ensuite été caractérisés par ATG, DSC, dureté Shore et tests de traction à différentes températures afin de déterminer leurs propriétés thermiques et mécaniques. Les différents matériaux proposés présentent les caractéristiques d’élastomères souples et ductiles dont la tenue thermique est typique des polyuréthanes.

Abstract

Soybean vegetable oil was functionalized in a single step by addition of mercaptan with hydroxyl functions by thermal thiol-ene coupling. The synthesized biobased polyol was analyzed by NMR, titrations, SEC and mass analyses to precisely determine its average functionality, thus allowing the use of the mixture of products without purification. This polyol was added to a prepolymer of 4,4′-diisocyanate diphenylmethylene (MDI) with a ratio OH/NCO of 1, to synthesize a partially biobased polyurethane by step growth polymerization. The synthesized polyurethane was compared to a polyurethane obtained from a commercial polyether polyol polyester, named Desmophen 1150. Mixtures of these polyols were made to optimize the properties of the materials obtained. Polymerization was monitored by rheology. Polyurethanes were characterized by TGA, DSC, Shore hardness and tensile tests at different temperatures to determine their thermal and mechanical properties. Different materials present the characteristics of soft and ductile elastomers with thermal stability of polyurethanes.