FR3141465A1 - Thermoplastic polyurethane and copolymer foam with polyamide blocks and amine chain-ended polyether blocks - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne une mousse de polymère comprenant au moins un polyuréthane thermoplastique et au moins un copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers comprenant des bouts de chaîne amines. L’invention concerne également un procédé de préparation d’une telle mousse ainsi qu’un article comprenant une telle mousse. Pas de figure.The invention relates to a polymer foam comprising at least one thermoplastic polyurethane and at least one copolymer with polyamide blocks and polyether blocks comprising amine chain ends. The invention also relates to a method for preparing such a foam as well as an article comprising such a foam. No figure.
Description
La présente invention concerne des mousses polymères, comprenant un polyuréthane thermoplastique et un copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers à bouts de chaîne amines, ainsi que des procédés de préparation de celles-ci.The present invention relates to polymeric foams, comprising a thermoplastic polyurethane and a polyamide block and polyether block copolymer with amine chain ends, as well as methods of preparing the same.
Diverses mousses polymères sont utilisées notamment dans le domaine des équipements sportifs, tels que des semelles ou composants de semelles, des gants, raquettes ou balles de golf, des éléments de protection individuelle en particulier pour la pratique du sport (gilets, pièces intérieures de casques, de coques…).Various polymer foams are used in particular in the field of sports equipment, such as soles or sole components, gloves, golf rackets or balls, personal protective equipment in particular for the practice of sport (vests, interior parts of helmets, shells, etc.).
De telles applications nécessitent un ensemble de propriétés physiques particulières assurant une aptitude au rebond, une faible déformation permanente en compression et une aptitude à endurer des impacts répétés sans se déformer et à revenir à la forme initiale.Such applications require a set of specific physical properties that ensure rebound properties, low permanent deformation in compression, and the ability to withstand repeated impacts without deforming and return to the initial shape.
Le document WO 2022/162048 concerne des particules expansées comprenant un premier élastomère thermoplastique ayant une dureté Shore D de 20 à 90 et un deuxième élastomère thermoplastique. Le premier élastomère thermoplastique est notamment un polyuréthane thermoplastique, un polyétheramide thermoplastique, un copolyester thermoplastique, un polyétherester ou un polyesterester, et le deuxième élastomère thermoplastique est en particulier un polyuréthane thermoplastique, un polyétheramide thermoplastique, un polyétherester ou un polyesterester ou un copolymère styrène-butadiène thermoplastique.WO 2022/162048 relates to expanded particles comprising a first thermoplastic elastomer having a Shore D hardness of 20 to 90 and a second thermoplastic elastomer. The first thermoplastic elastomer is in particular a thermoplastic polyurethane, a thermoplastic polyetheramide, a thermoplastic copolyester, a polyetherester or a polyesterester, and the second thermoplastic elastomer is in particular a thermoplastic polyurethane, a thermoplastic polyetheramide, a polyetherester or a polyesterester or a thermoplastic styrene-butadiene copolymer.
Il existe un besoin de fournir des mousses polymères possédant une structure cellulaire fine et homogène, ayant une faible densité, une bonne résilience de rebondissement ainsi qu’une souplesse et une résistance à la déchirure améliorées.There is a need to provide polymer foams having a fine and homogeneous cell structure, having low density, good rebound resilience and improved flexibility and tear resistance.
L’invention concerne en premier lieu une mousse de polymère comprenant :
- au moins un polyuréthane thermoplastique, et
- au moins un copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers comprenant des bouts de chaîne amines, tels que détectés par dosage potentiométrique dans le métacrésol à l’aide d'une solution d’acide perchlorique à 0,02N.
- at least one thermoplastic polyurethane, and
- at least one copolymer with polyamide blocks and polyether blocks comprising amine chain ends, as detected by potentiometric assay in metacresol using a 0.02N perchloric acid solution.
Dans des modes de réalisation, au moins une partie du total de copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers est lié de manière covalente à une molécule de polyuréthane thermoplastique par une fonction urée.In embodiments, at least a portion of the total polyamide block and polyether block copolymer is covalently linked to a thermoplastic polyurethane molecule through a urea functionality.
Dans des modes de réalisation, la concentration en fonction urée, telle que mesurée en RMN 13C dans le DMSO D6, est de 0,001 meq/g à 0,1 meq/g, de préférence encore de 0,003 meq/g à 0,08 meq/g, de préférence encore de 0,005 meq/g à 0,05 meq/g.In embodiments, the urea function concentration, as measured by 13C NMR in DMSO D6, is from 0.001 meq/g to 0.1 meq/g, more preferably from 0.003 meq/g to 0.08 meq/g, more preferably from 0.005 meq/g to 0.05 meq/g.
Dans des modes de réalisation, le copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers a une concentration en fonction amine NH2, telle que mesurée par dosage potentiométrique dans le métacrésol à l’aide d'une solution d’acide perchlorique à 0,02N, de 0,002 meq/g à 0,2 meq/g, de préférence de 0,005 à 0,1 meq/g.In embodiments, the polyamide block and polyether block copolymer has an NH 2 amine function concentration, as measured by potentiometric assay in metacresol using a 0.02N perchloric acid solution, of 0.002 meq/g to 0.2 meq/g, preferably 0.005 to 0.1 meq/g.
Dans des modes de réalisation, la quantité en blocs polyamides, telle que mesurée en RMN du proton dans un mélange TFA/CDCl3(1/4 v/v), est d’au moins 15 % en poids, de préférence d’au moins 25 % en poids, par rapport au poids total de la mousse.In embodiments, the amount of polyamide blocks, as measured by proton NMR in a TFA/CDCl 3 mixture (1/4 v/v), is at least 15% by weight, preferably at least 25% by weight, relative to the total weight of the foam.
Dans des modes de réalisation, le copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers comprend au moins 30 % en poids, de préférence au moins 40 % en poids, de blocs polyamides, par rapport au poids total du copolymère, tel que mesuré en RMN du proton dans un mélange TFA/CDCl3(1/4 v/v).In embodiments, the polyamide block and polyether block copolymer comprises at least 30% by weight, preferably at least 40% by weight, of polyamide blocks, relative to the total weight of the copolymer, as measured by proton NMR in a TFA/CDCl 3 mixture (1/4 v/v).
Dans des modes de réalisation, l’au moins un polyuréthane thermoplastique est un copolymère à blocs rigides et à blocs souples, la teneur en blocs rigides dans le polyuréthane thermoplastique, telle que mesurée en RMN du proton dans le DMSO D6, étant inférieure ou égale à 90 % en poids, de préférence encore inférieure ou égale à 80 % en poids, plus préférentiellement de 30 à 60 % en poids.In embodiments, the at least one thermoplastic polyurethane is a rigid block and soft block copolymer, the rigid block content in the thermoplastic polyurethane, as measured by proton NMR in DMSO D6, being less than or equal to 90% by weight, more preferably less than or equal to 80% by weight, more preferably from 30 to 60% by weight.
Dans des modes de réalisation, la mousse comprend, par rapport au poids total de la mousse :
- de 5 à 70 % en poids, de préférence de 15 à 60 % en poids, encore plus préférentiellement de 20 à 45% en poids, de l’au moins un polyuréthane thermoplastique, et
- de 30 à 95 % en poids, de préférence de 40 à 85 % en poids, encore plus préférentiellement de 55 à 80% en poids, de l’au moins un copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers comprenant des bouts de chaîne amines.
- from 5 to 70% by weight, preferably from 15 to 60% by weight, even more preferably from 20 to 45% by weight, of the at least one thermoplastic polyurethane, and
- from 30 to 95% by weight, preferably from 40 to 85% by weight, even more preferably from 55 to 80% by weight, of at least one copolymer with polyamide blocks and polyether blocks comprising amine chain ends.
Dans des modes de réalisation, l’au moins un polyuréthane thermoplastique est un copolymère à blocs rigides et à blocs souples, dans lequel :
- les blocs souples sont choisis parmi les blocs polyéthers, les blocs polyesters, les blocs polycarbonates et une combinaison de ceux-ci, de préférence les blocs souples sont choisis parmi les blocs polyéthers, les blocs polyesters, et une combinaison de ceux-ci, et sont plus préférentiellement des blocs de polytétrahydrofurane, de polypropylène glycol et/ou de polyéthylène glycol ; et/ou
- les blocs rigides comprennent des motifs issus du 4,4'-diphénylméthane diisocyanate et/ou du 1,6-hexaméthylène diisocyanate et, de préférence, des motifs issus d’au moins un allongeur de chaine choisi parmi le 1,3-propanediol, le 1,4-butanediol et/ou le 1,6-hexanediol.
- the flexible blocks are chosen from polyether blocks, polyester blocks, polycarbonate blocks and a combination thereof, preferably the flexible blocks are chosen from polyether blocks, polyester blocks, and a combination thereof, and are more preferably polytetrahydrofuran, polypropylene glycol and/or polyethylene glycol blocks; and/or
- the rigid blocks comprise units derived from 4,4'-diphenylmethane diisocyanate and/or 1,6-hexamethylene diisocyanate and, preferably, units derived from at least one chain extender chosen from 1,3-propanediol, 1,4-butanediol and/or 1,6-hexanediol.
Dans des modes de réalisation, les blocs polyamides du copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers comprenant des bouts de chaîne amines sont des blocs de polyamide 11, de polyamide 12, de polyamide 10, de polyamide 6, de polyamide 6.10, de polyamide 6.12, de polyamide 6.13, de polyamide 10.9, de polyamide 10.10, de polyamide 10.12 et/ou de polyamide 12.9, de préférence de polyamide 11, de polyamide 12, de polyamide 6, de polyamide 6.12, de polyamide 6.13, de polyamide 10.9 et/ou de polyamide 12.9 ; et/ou les blocs polyéthers du copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers comprenant des bouts de chaîne amines sont des blocs de polyéthylène glycol et/ou de polypropylène glycol et/ou de polytétrahydrofurane.In embodiments, the polyamide blocks of the polyamide block and polyether block copolymer comprising amine chain ends are blocks of polyamide 11, polyamide 12, polyamide 10, polyamide 6, polyamide 6.10, polyamide 6.12, polyamide 6.13, polyamide 10.9, polyamide 10.10, polyamide 10.12 and/or polyamide 12.9, preferably polyamide 11, polyamide 12, polyamide 6, polyamide 6.12, polyamide 6.13, polyamide 10.9 and/or polyamide 12.9; and/or the polyether blocks of the polyamide block copolymer and the polyether block copolymer comprising amine chain ends are blocks of polyethylene glycol and/or polypropylene glycol and/or polytetrahydrofuran.
Dans des modes de réalisation, la mousse présente une densité, telle que mesurée à 23°C selon la norme ISO 1183-1, inférieure ou égale à 800 kg/m3, de préférence inférieure ou égale à 400 kg/m3, plus préférentiellement inférieure ou égale à 300 kg/m3, encore plus préférentiellement inférieure ou égale à 230 kg/m3.In embodiments, the foam has a density, as measured at 23°C according to ISO 1183-1, less than or equal to 800 kg/m 3 , preferably less than or equal to 400 kg/m 3 , more preferably less than or equal to 300 kg/m 3 , even more preferably less than or equal to 230 kg/m 3 .
Dans des modes de réalisation, la mousse a une dureté Asker C, telle que mesurée à 23°C selon la norme ISO 7619-1, de 20 à 90, de préférence de 25 à 70.In embodiments, the foam has an Asker C hardness, as measured at 23°C according to ISO 7619-1, of 20 to 90, preferably 25 to 70.
L’invention concerne également un procédé de fabrication d’une mousse telle que décrite ci-dessus, comprenant les étapes suivantes :
- la fourniture d’une composition polymère comprenant l’au moins un polyuréthane thermoplastique et l’au moins un copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers comprenant des bouts de chaîne amines ;
- le mélange de ladite composition de polymère avec un agent d’expansion ; et
- le moussage du mélange de composition polymère et d’agent d’expansion.
- providing a polymer composition comprising at least one thermoplastic polyurethane and at least one polyamide block and polyether block copolymer comprising amine chain ends;
- mixing said polymer composition with a blowing agent; and
- foaming the mixture of polymer composition and blowing agent.
Dans des modes de réalisation, l’agent d’expansion est mélangé avec la composition polymère à l’état fondu, le moussage du mélange étant préférentiellement effectué dans un moule.In embodiments, the blowing agent is mixed with the polymer composition in the molten state, the foaming of the mixture being preferably carried out in a mold.
Dans des modes de réalisation, l’agent d’expansion est un agent d’expansion physique et est mélangé avec la composition polymère sous la forme d’une préforme solide, le moussage du mélange étant préférentiellement effectué dans un autoclave.In embodiments, the blowing agent is a physical blowing agent and is mixed with the polymer composition in the form of a solid preform, with foaming of the mixture preferably carried out in an autoclave.
L’invention concerne également un article constitué d’une mousse telle que décrite ci-dessus ou comprenant au moins un élément constitué d’une mousse telle que décrite ci-dessus, de préférence choisi parmi les semelles de chaussures de sport, les ballons ou balles, les gants, les équipements de protection individuels, les semelles pour rails, les pièces automobiles, les pièces de construction et les pièces d’équipements électriques et électroniques.The invention also relates to an article made of a foam as described above or comprising at least one element made of a foam as described above, preferably chosen from the soles of sports shoes, balls, gloves, personal protective equipment, soles for rails, automobile parts, construction parts and parts of electrical and electronic equipment.
La présente invention permet de répondre au besoin exprimé ci-dessus. Elle fournit plus particulièrement une mousse polymère régulière, homogène, de faible densité, présentant une souplesse améliorée et de bonnes propriétés mécaniques, notamment une bonne résistance à la déchirure et une bonne résistance à l’abrasion, tout en maintenant une résilience de rebondissement élevée et une déformation rémanente en compression relativement faible.The present invention makes it possible to meet the need expressed above. More particularly, it provides a regular, homogeneous, low-density polymer foam, having improved flexibility and good mechanical properties, in particular good tear resistance and good abrasion resistance, while maintaining high rebound resilience and relatively low compression set.
Cela est accompli grâce à l’utilisation, pour la formation de la mousse, d’un mélange d’un polyuréthane thermoplastique (TPU) et d’un polyamide (PA) ayant des bouts de chaîne amines (NH2).This is accomplished by using, for foam formation, a mixture of a thermoplastic polyurethane (TPU) and a polyamide (PA) having amine chain ends (NH 2 ).
Selon certains modes de réalisation avantageux, des liaisons covalentes sont formées entre au moins une partie du copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers comprenant des bouts de chaîne amines et au moins une partie du polyuréthane thermoplastique, et plus particulièrement entre les fonctions amines du copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers et les fonctions uréthanes du polyuréthane thermoplastique ou les fonctions isocyanates présentes dans les précurseurs du polyuréthane thermoplastique. Cette réaction entre au moins une partie du copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers comprenant des bouts de chaîne amines et au moins une partie du polyuréthane thermoplastique permet une meilleure compatibilité entre ces polymères. Cela résulte en une amélioration de la moussabilité des alliages ainsi obtenus, et donc une amélioration de la structure (structure cellulaire plus fine et plus homogène, densité plus faible) et des propriétés (en particulier, résilience de rebondissement plus élevée, déformation et rémanente en compression plus faible, souplesse plus élevée) des mousses obtenues à partir de ces alliages.According to certain advantageous embodiments, covalent bonds are formed between at least a portion of the polyamide block and polyether block copolymer comprising amine chain ends and at least a portion of the thermoplastic polyurethane, and more particularly between the amine functions of the polyamide block and polyether block copolymer and the urethane functions of the thermoplastic polyurethane or the isocyanate functions present in the precursors of the thermoplastic polyurethane. This reaction between at least a portion of the polyamide block and polyether block copolymer comprising amine chain ends and at least a portion of the thermoplastic polyurethane allows for better compatibility between these polymers. This results in an improvement in the foamability of the alloys thus obtained, and therefore an improvement in the structure (finer and more homogeneous cellular structure, lower density) and the properties (in particular, higher rebound resilience, lower deformation and compression set, higher flexibility) of the foams obtained from these alloys.
L’invention est maintenant décrite plus en détail et de façon non limitative dans la description qui suit.The invention is now described in more detail and in a non-limiting manner in the description which follows.
Sauf indication contraire, tous les pourcentages sont des pourcentages massiques.Unless otherwise stated, all percentages are mass percentages.
Dans le présent texte, les quantités indiquées pour une espèce donnée peuvent s’appliquer à cette espèce selon toutes ses définitions (telles que mentionnées dans le présent texte), y compris les définitions plus restreintes.In this text, the quantities indicated for a given species may apply to this species according to all its definitions (as mentioned in this text), including the more restricted definitions.
L’invention concerne en premier lieu une mousse comprenant au moins un copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers comprenant des bouts de chaîne amines et au moins un polyuréthane thermoplastique.The invention relates firstly to a foam comprising at least one copolymer with polyamide blocks and polyether blocks comprising amine chain ends and at least one thermoplastic polyurethane.
La présence de bouts de chaîne amines dans le copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers peut être détectée par un dosage potentiométrique selon la méthode suivante : un échantillon de matière est dissout dans du métacrésol à 80°C, puis les fonctions NH2de cet échantillon sont dosées par potentiométrie par une solution d’acide perchlorique à 0,02N.The presence of amine chain ends in the polyamide block and polyether block copolymer can be detected by potentiometric determination using the following method: a sample of material is dissolved in metacresol at 80°C, then the NH2 functions of this sample are determined by potentiometry using a 0.02N perchloric acid solution.
Copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers (PEBA) à bouts de chaîne aminesPolyamide block copolymer and polyether block copolymer (PEBA) with amine chain ends
Les PEBA résultent de la polycondensation de blocs polyamides (blocs rigides ou durs) à extrémités réactives avec des blocs polyéthers (blocs souples ou mous) à extrémités réactives, en particulier de la polycondensation de blocs polyamides à bouts de chaînes dicarboxyliques avec des blocs polyoxyalkylènes à bouts de chaînes diamines, obtenues par exemple par cyanoéthylation et hydrogénation de blocs polyoxyalkylène α,ω-dihydroxylées aliphatiques appelés polyétherdiols.PEBAs result from the polycondensation of polyamide blocks (rigid or hard blocks) with reactive ends with polyether blocks (flexible or soft blocks) with reactive ends, in particular from the polycondensation of polyamide blocks with dicarboxylic chain ends with polyoxyalkylene blocks with diamine chain ends, obtained for example by cyanoethylation and hydrogenation of aliphatic α,ω-dihydroxylated polyoxyalkylene blocks called polyetherdiols.
Les blocs polyamides à bouts de chaînes dicarboxyliques proviennent, par exemple, de la condensation de précurseurs de polyamides en présence d'un diacide carboxylique limiteur de chaîne.Polyamide blocks with dicarboxylic chain ends arise, for example, from the condensation of polyamide precursors in the presence of a chain-limiting dicarboxylic acid.
On peut utiliser avantageusement trois types de blocs polyamides.Three types of polyamide blocks can be used advantageously.
Selon un premier type, les blocs polyamides proviennent de la condensation d'un diacide carboxylique, en particulier ceux ayant de 4 à 36 atomes de carbone, de préférence ceux ayant de 4 à 20 atomes de carbone, plus préférentiellement de 6 à 18 atomes de carbone, et d'une diamine aliphatique ou aromatique, en particulier celles ayant de 2 à 20 atomes de carbone, de préférence celles ayant de 6 à 14 atomes de carbone.According to a first type, the polyamide blocks come from the condensation of a dicarboxylic acid, in particular those having from 4 to 36 carbon atoms, preferably those having from 4 to 20 carbon atoms, more preferably from 6 to 18 carbon atoms, and an aliphatic or aromatic diamine, in particular those having from 2 to 20 carbon atoms, preferably those having from 6 to 14 carbon atoms.
A titre d’exemples d’acides dicarboxyliques, on peut citer l’acide 1,4-cyclohexyldicarboxylique, les acides butanedioïque, adipique, azélaïque, subérique, sébacique, dodécanedicarboxylique, octadécanedicarboxylique et les acides téréphtalique et isophtalique, mais aussi les acides gras dimérisés.Examples of dicarboxylic acids include 1,4-cyclohexyldicarboxylic acid, butanedioic, adipic, azelaic, suberic, sebacic, dodecanedicarboxylic, octadecanedicarboxylic acids, terephthalic and isophthalic acids, as well as dimerized fatty acids.
A titre d’exemples de diamines, on peut citer la tétraméthylène diamine, l’hexaméthylènediamine, la 1,10-décaméthylènediamine, la dodécaméthylènediamine, la triméthylhexaméthylène diamine, les isomères des bis-(4-aminocyclohexyl)-méthane (BACM), bis-(3-méthyl-4-aminocyclohexyl)méthane (BMACM), et 2-2-bis-(3-méthyl-4-aminocyclohexyl)-propane (BMACP), le para-amino-di-cyclo-hexyl-méthane (PACM), l’isophoronediamine (IPDA), la 2,6-bis-(aminométhyl)-norbornane (BAMN) et la pipérazine (Pip).Examples of diamines include tetramethylenediamine, hexamethylenediamine, 1,10-decamethylenediamine, dodecamethylenediamine, trimethylhexamethylenediamine, isomers of bis-(4-aminocyclohexyl)methane (BACM), bis-(3-methyl-4-aminocyclohexyl)methane (BMACM), and 2-2-bis-(3-methyl-4-aminocyclohexyl)propane (BMACP), para-amino-di-cyclohexylmethane (PACM), isophoronediamine (IPDA), 2,6-bis-(aminomethyl)norbornane (BAMN), and piperazine (Pip).
Avantageusement, des blocs polyamides PA 4.12, PA 4.14, PA 4.18, PA 6.10, PA 6.12, PA 6.14, PA 6.18, PA 9.12, PA 10.10, PA 10.12, PA 10.14 et/ou PA 10.18 sont utilisés. Dans la notation PA X.Y, X représente le nombre d’atomes de carbone issu des résidus de diamine, et Y représente le nombre d’atomes de carbone issu des résidus de diacide, de façon conventionnelle.Advantageously, polyamide blocks PA 4.12, PA 4.14, PA 4.18, PA 6.10, PA 6.12, PA 6.14, PA 6.18, PA 9.12, PA 10.10, PA 10.12, PA 10.14 and/or PA 10.18 are used. In the PA X.Y notation, X represents the number of carbon atoms from the diamine residues, and Y represents the number of carbon atoms from the diacid residues, conventionally.
Selon un deuxième type, les blocs polyamides résultent de la condensation d'un ou plusieurs acides α,ω-aminocarboxyliques et/ou d'un ou plusieurs lactames ayant de 6 à 12 atomes de carbone en présence d'un diacide carboxylique ayant de 4 à 18 atomes de carbone ou d'une diamine. A titre d’exemples de lactames, on peut citer le caprolactame, l’oenantholactame et le lauryllactame. A titre d’exemples d'acide α,ω-amino carboxylique, on peut citer les acides aminocaproïque, amino-7-heptanoïque, amino-10-décanoïque, amino-11- undécanoïque et amino-12-dodécanoïque.According to a second type, the polyamide blocks result from the condensation of one or more α,ω-aminocarboxylic acids and/or one or more lactams having from 6 to 12 carbon atoms in the presence of a dicarboxylic acid having from 4 to 18 carbon atoms or a diamine. Examples of lactams include caprolactam, oenantholactam and lauryllactam. Examples of α,ω-aminocarboxylic acids include aminocaproic, amino-7-heptanoic, amino-10-decanoic, amino-11-undecanoic and amino-12-dodecanoic acids.
Avantageusement, les blocs polyamides du deuxième type sont des blocs de PA 10 (polydécanamide), PA 11 (polyundécanamide), de PA 12 (polydodécanamide) ou de PA 6 (polycaprolactame). Dans la notation PA X, X représente le nombre d’atomes de carbone issus des résidus d’aminoacide ou des résidus de lactame.Advantageously, the polyamide blocks of the second type are blocks of PA 10 (polydecanamide), PA 11 (polyundecanamide), PA 12 (polydodecanamide) or PA 6 (polycaprolactam). In the notation PA X, X represents the number of carbon atoms from the amino acid residues or the lactam residues.
Selon un troisième type, les blocs polyamides résultent de la condensation d'au moins un acide α,ω-aminocarboxylique (ou un lactame), au moins une diamine et au moins un diacide carboxylique.According to a third type, the polyamide blocks result from the condensation of at least one α,ω-aminocarboxylic acid (or a lactam), at least one diamine and at least one dicarboxylic acid.
Dans ce cas, on prépare les blocs polyamide PA par polycondensation :
- de la ou des diamines aliphatiques linéaires ou aromatiques ayant X atomes de carbone ;
- du ou des diacides carboxyliques ayant Y atomes de carbone ; et
- du ou des comonomères {Z}, choisis parmi les lactames et les acides α,ω-aminocarboxyliques ayant Z atomes de carbone et les mélanges équimolaires d’au moins une diamine ayant X1 atomes de carbone et d’au moins un diacide carboxylique ayant Y1 atomes de carbones, (X1, Y1) étant différent de (X, Y),
- ledit ou lesdits comonomères {Z} étant introduits dans une proportion pondérale allant avantageusement jusqu’à 50 %, de préférence jusqu’à 20 %, encore plus avantageusement jusqu’à 10 % par rapport à l’ensemble des monomères précurseurs de polyamide ;
- en présence d’un limiteur de chaîne choisi parmi les diacides carboxyliques.
- of linear aliphatic or aromatic diamine(s) having X carbon atoms;
- dicarboxylic acid(s) having Y carbon atoms; and
- of the comonomer(s) {Z}, chosen from lactams and α,ω-aminocarboxylic acids having Z carbon atoms and equimolar mixtures of at least one diamine having X1 carbon atoms and at least one dicarboxylic acid having Y1 carbon atoms, (X1, Y1) being different from (X, Y),
- said comonomer(s) {Z} being introduced in a weight proportion advantageously ranging up to 50%, preferably up to 20%, even more advantageously up to 10% relative to all of the polyamide precursor monomers;
- in the presence of a chain limiter chosen from dicarboxylic acids.
Avantageusement, on utilise comme limiteur de chaîne le diacide carboxylique ayant Y atomes de carbone, que l’on introduit en excès par rapport à la stœchiométrie de la ou des diamines.Advantageously, the dicarboxylic acid having Y carbon atoms is used as a chain limiter, which is introduced in excess relative to the stoichiometry of the diamine(s).
Selon une variante de ce troisième type, les blocs polyamides résultent de la condensation d'au moins deux acides α,ω-aminocarboxyliques ou d'au moins deux lactames ayant de 6 à 12 atomes de carbone ou d'un lactame et d'un acide aminocarboxylique n'ayant pas le même nombre d'atomes de carbone en présence éventuelle d'un limiteur de chaîne. A titre d'exemples d'acide α,ω-aminocarboxylique aliphatique, on peut citer les acides aminocaproïques, amino-7-heptanoïque, amino-10-décanoïque, amino-11-undécanoïque et amino-12-dodécanoïque. A titre d'exemples de lactame, on peut citer le caprolactame, l'oenantholactame et le lauryllactame. A titre d'exemples de diamines aliphatiques, on peut citer l’hexaméthylènediamine, la dodécaméthylènediamine et la triméthylhexaméthylène diamine. A titre d'exemples de diacides cycloaliphatiques, on peut citer l'acide 1,4-cyclohexyldicarboxylique. A titre d'exemples de diacides aliphatiques, on peut citer les acides butane-dioïque, adipique, azélaïque, subérique, sébacique, dodécanedicarboxylique, les polyoxyalkylènes α,ω-diacides et les acides gras dimérisés. Ces acides gras dimérisés correspondent au produit de la réaction de dimérisation d’acides gras (contenant généralement 18 atomes de carbone, souvent un mélange d’acide oléique et/ou linoléique) ; ils ont de préférence une teneur en dimère d'au moins 98% ; de préférence ils sont hydrogénés ; il s’agit de préférence d’un mélange comprenant de 0 à 15 % en poids de monoacides en C18, de 60 à 99 % en poids de diacides en C36, et de 0,2 à 35 % en poids de triacides ou polyacides en C54 ou plus ; il s’agit par exemple des produits commercialisés sous la marque "PRIPOL" par la société "CRODA", ou sous la marque EMPOL par la société BASF, ou sous la marque Radiacid par la société OLEON. A titre d'exemples de diacides aromatiques, on peut citer les acides téréphtalique (T) et isophtalique (I). A titre d'exemples de diamines cycloaliphatiques, on peut citer les isomères des bis-(4-aminocyclohexyl)-méthane (BACM), bis-(3-méthyl-4-aminocyclohexyl)méthane (BMACM) et 2-2-bis-(3-méthyl-4-aminocyclohexyl)-propane(BMACP), et le para-amino-di-cyclo-hexyl-méthane (PACM). Les autres diamines couramment utilisées peuvent être l'isophoronediamine (IPDA), la 2,6-bis-(aminométhyl)-norbornane (BAMN) et la pipérazine.According to a variant of this third type, the polyamide blocks result from the condensation of at least two α,ω-aminocarboxylic acids or at least two lactams having from 6 to 12 carbon atoms or a lactam and an aminocarboxylic acid not having the same number of carbon atoms in the optional presence of a chain limiter. Examples of aliphatic α,ω-aminocarboxylic acids include aminocaproic, amino-7-heptanoic, amino-10-decanoic, amino-11-undecanoic and amino-12-dodecanoic acids. Examples of lactams include caprolactam, oenantholactam and lauryllactam. Examples of aliphatic diamines include hexamethylenediamine, dodecamethylenediamine and trimethylhexamethylenediamine. Examples of cycloaliphatic diacids include 1,4-cyclohexyldicarboxylic acid. Examples of aliphatic diacids include butanedioic, adipic, azelaic, suberic, sebacic, dodecanedicarboxylic acids, polyoxyalkylene α,ω-diacids and dimerized fatty acids. These dimerized fatty acids correspond to the product of the dimerization reaction of fatty acids (generally containing 18 carbon atoms, often a mixture of oleic and/or linoleic acid); they preferably have a dimer content of at least 98%; preferably they are hydrogenated; it is preferably a mixture comprising from 0 to 15% by weight of C18 monoacids, from 60 to 99% by weight of C36 diacids, and from 0.2 to 35% by weight of C54 or higher triacids or polyacids; these are, for example, the products marketed under the brand name "PRIPOL" by the company "CRODA", or under the brand name EMPOL by the company BASF, or under the brand name Radiacid by the company OLEON. As examples of aromatic diacids, mention may be made of terephthalic (T) and isophthalic (I) acids. Examples of cycloaliphatic diamines include isomers of bis-(4-aminocyclohexyl)-methane (BACM), bis-(3-methyl-4-aminocyclohexyl)-methane (BMACM) and 2-2-bis-(3-methyl-4-aminocyclohexyl)-propane (BMACP), and para-amino-di-cyclohexyl-methane (PACM). Other commonly used diamines include isophoronediamine (IPDA), 2,6-bis-(aminomethyl)-norbornane (BAMN) and piperazine.
A titre d'exemples de blocs polyamides du troisième type, on peut citer les suivants :
- le PA 6.6/6, où 6.6 désigne des motifs hexaméthylènediamine condensée avec l'acide adipique et 6 désigne des motifs résultant de la condensation du caprolactame ;
- le PA 6.6/6.10/11/12, où 6.6 désigne l'hexaméthylènediamine condensée avec l'acide adipique, 6.10 désigne l'hexaméthylènediamine condensée avec l'acide sébacique, 11 désigne des motifs résultant de la condensation de l'acide aminoundécanoïque et 12 désigne des motifs résultant de la condensation du lauryllactame.
- PA 6.6/6, where 6.6 denotes hexamethylenediamine units condensed with adipic acid and 6 denotes units resulting from the condensation of caprolactam;
- PA 6.6/6.10/11/12, where 6.6 denotes hexamethylenediamine condensed with adipic acid, 6.10 denotes hexamethylenediamine condensed with sebacic acid, 11 denotes units resulting from the condensation of aminoundecanoic acid and 12 denotes units resulting from the condensation of lauryllactam.
Les notations PA X/Y, PA X/Y/Z, etc. se rapportent à des copolyamides dans lesquels X, Y, Z, etc. représentent des unités homopolyamides telles que décrites ci-dessus.The notations PA X/Y, PA X/Y/Z, etc. refer to copolyamides in which X, Y, Z, etc. represent homopolyamide units as described above.
Avantageusement, les blocs polyamides du copolymère utilisé dans l’invention comprennent (ou consistent en) des blocs de polyamide PA 6, PA 10, PA 11, PA 12, PA 5.4, PA 5.9, PA 5.10, PA 5.12, PA 5.13, PA 5.14, PA 5.16, PA 5.18, PA 5.36, PA 6.4, PA 6.6, PA 6.9, PA 6.10, PA 6.12, PA 6.13, PA 6.14, PA 6.16, PA 6.18, PA 6.36, PA 10.4, PA 10.9, PA 10.10, PA 10.12, PA 10.13, PA 10.14, PA 10.16, PA 10.18, PA 10.36, PA 10.T, PA 12.4, PA 12.9, PA 12.10, PA 12.12, PA 12.13, PA 12.14, PA 12.16, PA 12.18, PA 12.36, PA 12.T, ou des mélanges ou copolymères de ceux-ci ; et de préférence comprennent, ou consistent en, des blocs de polyamide PA 6, PA 10, PA 11, PA 12, PA 6.10, PA 6.12, PA 6.13, PA 10.9, PA 10.10, PA 10.12, , PA 12.9,ou des mélanges ou copolymères de ceux-ci, plus préférentiellement des blocs de polyamide PA 6, PA 10, PA 11, PA 12, PA 6.10, PA 6.12, PA 6.13, PA 10.9, PA 12.9, ou des mélanges ou copolymères de ceux-ci, encore plus préférentiellement des blocs de polyamide PA 6, PA 11, PA 12, PA 6.12, PA 6.13, PA 10.9, PA 12.9, ou des mélanges ou copolymères de ceux-ci.Advantageously, the polyamide blocks of the copolymer used in the invention comprise (or consist of) polyamide blocks PA 6, PA 10, PA 11, PA 12, PA 5.4, PA 5.9, PA 5.10, PA 5.12, PA 5.13, PA 5.14, PA 5.16, PA 5.18, PA 5.36, PA 6.4, PA 6.6, PA 6.9, PA 6.10, PA 6.12, PA 6.13, PA 6.14, PA 6.16, PA 6.18, PA 6.36, PA 10.4, PA 10.9, PA 10.10, PA 10.12, PA 10.13, PA 10.14, PA 10.16, PA 10.18, PA 10.36, PA 10.T, PA 12.4, PA 12.9, PA 12.10, PA 12.12, PA 12.13, PA 12.14, PA 12.16, PA 12.18, PA 12.36, PA 12.T, or mixtures or copolymers thereof; and preferably comprise, or consist of, polyamide blocks PA 6, PA 10, PA 11, PA 12, PA 6.10, PA 6.12, PA 6.13, PA 10.9, PA 10.10, PA 10.12, , PA 12.9, or blends or copolymers thereof, more preferably polyamide blocks PA 6, PA 10, PA 11, PA 12, PA 6.10, PA 6.12, PA 6.13, PA 10.9, PA 12.9, or blends or copolymers thereof, even more preferably polyamide blocks PA 6, PA 11, PA 12, PA 6.12, PA 6.13, PA 10.9, PA 12.9, or blends or copolymers thereof.
Les blocs polyéthers sont constitués de motifs d’oxyde d'alkylène.Polyether blocks are made up of alkylene oxide units.
Les blocs polyéthers peuvent notamment être des blocs PEG (polyéthylène glycol) c'est à dire constitués de motifs oxyde d'éthylène, et/ou des blocs PPG (propylène glycol) c'est à dire constitués de motifs oxyde de propylène, et/ou des blocs PO3G (polytriméthylène glycol) c’est-à-dire constitués de motifs polytriméthylène éther de glycol, et/ou des blocs PTMG c'est à dire constitués de motifs tetraméthylène de glycol appelés aussi polytétrahydrofurane. De préférence, les blocs polyéthers du PEBA sont des blocs de polyéthylène glycol et/ou de polypropylène glycol et/ou de polytétrahydrofurane. Les copolymères PEBA peuvent comprendre dans leur chaîne plusieurs types de polyéthers, les copolyéthers pouvant être à blocs ou statistiques.The polyether blocks may in particular be PEG (polyethylene glycol) blocks, i.e. consisting of ethylene oxide units, and/or PPG (propylene glycol) blocks, i.e. consisting of propylene oxide units, and/or PO3G (polytrimethylene glycol) blocks, i.e. consisting of polytrimethylene ether glycol units, and/or PTMG blocks, i.e. consisting of tetramethylene glycol units, also called polytetrahydrofuran. Preferably, the polyether blocks of the PEBA are blocks of polyethylene glycol and/or polypropylene glycol and/or polytetrahydrofuran. The PEBA copolymers may comprise several types of polyethers in their chain, the copolyethers being able to be block or random.
On peut également utiliser des blocs obtenus par oxyéthylation de bisphénols, tels que par exemple le bisphénol A. Ces derniers produits sont décrits notamment dans le document EP 613919.Blocks obtained by oxyethylation of bisphenols, such as bisphenol A, can also be used. These latter products are described in particular in document EP 613919.
Les blocs polyéthers peuvent aussi être constitués d'amines primaires éthoxylées. A titre d'exemple d'amines primaires éthoxylées on peut citer les produits de formule :Polyether blocks can also be made up of ethoxylated primary amines. Examples of ethoxylated primary amines include products of the formula:
dans laquelle m et n sont des entiers compris entre 1 et 20 et x un entier compris entre 8 et 18. Ces produits sont par exemple disponibles dans le commerce sous la marque NORAMOX® de la société CECA et sous la marque GENAMIN® de la société CLARIANT.in which m and n are integers between 1 and 20 and x an integer between 8 and 18. These products are, for example, commercially available under the brand name NORAMOX® from the company CECA and under the brand name GENAMIN® from the company CLARIANT.
Les blocs souples polyéthers du PEBA comprennent des blocs polyoxyalkylènes à bouts de chaînes NH2, de tels blocs pouvant être obtenus par cyanoacétylation de blocs polyoxyalkylène α,ω-dihydroxylés aliphatiques appelés polyétherdiols. Plus particulièrement, les produits commerciaux Jeffamine ou Elastamine peuvent être utilisés (par exemple Jeffamine® D400, D2000, ED 2003, XTJ 542, produits commerciaux de la société Huntsman, également décrits dans les documents JP 2004346274, JP 2004352794 et EP 1482011).The flexible polyether blocks of PEBA comprise polyoxyalkylene blocks with NH 2 chain ends, such blocks being obtainable by cyanoacetylation of aliphatic α,ω-dihydroxylated polyoxyalkylene blocks called polyetherdiols. More particularly, the commercial products Jeffamine or Elastamine can be used (for example Jeffamine® D400, D2000, ED 2003, XTJ 542, commercial products of the company Huntsman, also described in documents JP 2004346274, JP 2004352794 and EP 1482011).
Les blocs polyétherdiols sont ainsi aminés pour être transformés en polyéthers diamines et condensés avec des blocs polyamides à extrémités carboxyliques. La méthode générale de préparation des copolymères PEBA ayant des liaisons amides entre les blocs PA et les blocs PE est connue et décrite, par exemple dans le document EP 1482011. Les blocs polyéthers peuvent être aussi mélangés avec des précurseurs de polyamide et un limiteur de chaîne diacide pour préparer les polymères à blocs polyamides et blocs polyéthers ayant des motifs répartis de façon statistique (procédé en une étape). Des polyétherdiols à bouts de chaines OH peuvent être présents avec les polyétherdiols aminés lors de leur condensation avec les blocs polyamides. Ces polyétherdiols à bouts de chaines OH peuvent être condensés avec des blocs polyamides à extrémités carboxyliques, formant des liaisons esters entre les blocs PA et les blocs PE (les produits obtenus étant des polyétheresteramides).The polyetherdiol blocks are thus aminated to be transformed into polyetherdiamines and condensed with polyamide blocks with carboxylic ends. The general method for preparing PEBA copolymers having amide bonds between the PA blocks and the PE blocks is known and described, for example in document EP 1482011. The polyether blocks can also be mixed with polyamide precursors and a diacid chain limiter to prepare polymers with polyamide blocks and polyether blocks having statistically distributed units (one-step process). Polyetherdiols with OH chain ends can be present with the aminated polyetherdiols during their condensation with the polyamide blocks. These polyetherdiols with OH chain ends can be condensed with polyamide blocks with carboxylic ends, forming ester bonds between the PA blocks and the PE blocks (the products obtained being polyetheresteramides).
De préférence, pour la préparation des PEBA, des blocs polyétherdiols sont copolycondensés avec des blocs polyamides à extrémités carboxyliques.Preferably, for the preparation of PEBAs, polyetherdiol blocks are copolycondensed with polyamide blocks with carboxylic ends.
La méthode générale de préparation en deux étapes des copolymères PEBA ayant des liaisons esters entre les blocs PA et les blocs PE est connue et est décrite, par exemple, dans le document FR 2846332. La méthode générale de préparation des copolymères PEBA ayant des liaisons amides entre les blocs PA et les blocs PE est connue et décrite, par exemple dans le document EP 1482011. Les blocs polyéthers peuvent être aussi mélangés avec des précurseurs de polyamide et un limiteur de chaîne diacide pour préparer les polymères à blocs polyamides et blocs polyéthers ayant des motifs répartis de façon statistique (procédé en une étape).The general method for the two-step preparation of PEBA copolymers having ester bonds between the PA blocks and the PE blocks is known and is described, for example, in document FR 2846332. The general method for the preparation of PEBA copolymers having amide bonds between the PA blocks and the PE blocks is known and described, for example, in document EP 1482011. The polyether blocks can also be mixed with polyamide precursors and a diacid chain limiter to prepare the polymers with polyamide blocks and polyether blocks having statistically distributed units (one-step process).
Bien entendu, la désignation PEBA dans la présente description de l’invention se rapporte aussi bien aux PEBAX® commercialisés par Arkema, aux Vestamid® commercialisés par Evonik®, aux Grilamid® commercialisés par EMS, qu’aux Pelestat® type PEBA commercialisés par Sanyo ou à tout autre PEBA d’autres fournisseurs.Of course, the designation PEBA in the present description of the invention relates to PEBAX® marketed by Arkema, to Vestamid® marketed by Evonik®, to Grilamid® marketed by EMS, as well as to Pelestat® type PEBA marketed by Sanyo or to any other PEBA from other suppliers.
Les PEBA utilisables dans l’invention incluent les copolymères comprenant un seul bloc polyamide et un seul bloc polyéther, mais également les copolymères comprenant trois, quatre (voire plus) blocs différents choisis parmi ceux décrits dans la présente description, dès lors que ces blocs comportent au moins un bloc polyamide et un bloc polyéther. En outre, les PEBA utilisables dans incluent les copolymères comprenant, outre des blocs polyamides et polyéthers, un ou plusieurs blocs d’une autre nature, en particulier choisis dans le groupe constitué des blocs polyesters, des blocs polysiloxanes, tels que les blocs polydiméthylsiloxanes (ou PDMS), des blocs polyoléfines, des blocs polycarbonates, et des mélanges de ceux-ci, de préférence choisis dans le groupe constitué des blocs polyesters, des blocs polysiloxanes, et des mélanges de ceux-ci.The PEBAs that can be used in the invention include copolymers comprising a single polyamide block and a single polyether block, but also copolymers comprising three, four (or even more) different blocks chosen from those described in the present description, provided that these blocks comprise at least one polyamide block and one polyether block. In addition, the PEBAs that can be used in include copolymers comprising, in addition to polyamide and polyether blocks, one or more blocks of another nature, in particular chosen from the group consisting of polyester blocks, polysiloxane blocks, such as polydimethylsiloxane (or PDMS) blocks, polyolefin blocks, polycarbonate blocks, and mixtures thereof, preferably chosen from the group consisting of polyester blocks, polysiloxane blocks, and mixtures thereof.
Par exemple, le copolymère peut être un copolymère segmenté à blocs comprenant trois types de blocs différents (ou «tribloc»), qui résulte de la condensation de plusieurs des blocs décrits ci-dessus. Ledit tribloc peut par exemple être un copolymère comprenant un bloc polyamide, un bloc polyester et un bloc polyéther ou un copolymère comprenant un bloc polyamide et deux blocs polyéthers différents, par exemple un bloc de PEG et un bloc de PTMG.For example, the copolymer may be a segmented block copolymer comprising three different types of blocks (or " triblock "), which results from the condensation of several of the blocks described above. Said triblock may for example be a copolymer comprising a polyamide block, a polyester block and a polyether block or a copolymer comprising a polyamide block and two different polyether blocks, for example a PEG block and a PTMG block.
Des copolymères PEBA particulièrement préférés dans le cadre de l’invention sont les copolymères comportant des blocs : PA 10 et PEG ; PA 10 et PTMG ; PA 11 et PEG ; PA 11 et PTMG ; PA 12 et PEG ; PA 12 et PTMG ; PA 6.10 et PEG ; PA 6.10 et PTMG ; PA 6 et PEG ; PA 6 et PTMG ; PA 6.12 et PEG ; PA 6.12 et PTMG.Particularly preferred PEBA copolymers in the context of the invention are copolymers comprising blocks: PA 10 and PEG; PA 10 and PTMG; PA 11 and PEG; PA 11 and PTMG; PA 12 and PEG; PA 12 and PTMG; PA 6.10 and PEG; PA 6.10 and PTMG; PA 6 and PEG; PA 6 and PTMG; PA 6.12 and PEG; PA 6.12 and PTMG.
La masse molaire moyenne en nombre des blocs polyamides dans le copolymère PEBA vaut de préférence de 400 à 20000 g/mol, plus préférentiellement de 500 à 10000 g/mol. Dans des modes de réalisations, la masse molaire moyenne en nombre des blocs polyamides dans le copolymère PEBA vaut de 400 à 500 g/mol, ou 500 à 600 g/mol, ou de 600 à 1000 g/mol, ou de 1000 à 1500 g/mol, ou de 1500 à 2000 g/mol, ou de 2000 à 2500 g/mol, ou de 2500 à 3000 g/mol, ou de 3000 à 3500 g/mol, ou de 3500 à 4000 g/mol, ou de 4000 à 5000 g/mol, ou de 5000 à 6000 g/mol, ou de 6000 à 7000 g/mol, ou de 7000 à 8000 g/mol, ou de 8000 à 9000 g/mol, ou de 9000 à 10000 g/mol, ou de 10000 à 11000 g/mol, ou de 11000 à 12000 g/mol, ou de 12000 à 13000 g/mol, ou de 13000 à 14000 g/mol, ou de 14000 à 15000 g/mol, ou de 15000 à 16000 g/mol, ou de 16000 à 17000 g/mol, ou de 17000 à 18000 g/mol, ou de 18000 à 19000 g/mol, ou de 19000 à 20000 g/mol.The number-average molar mass of the polyamide blocks in the PEBA copolymer is preferably from 400 to 20,000 g/mol, more preferably from 500 to 10,000 g/mol. In embodiments, the number average molar mass of the polyamide blocks in the PEBA copolymer is from 400 to 500 g/mol, or 500 to 600 g/mol, or 600 to 1000 g/mol, or 1000 to 1500 g/mol, or 1500 to 2000 g/mol, or 2000 to 2500 g/mol, or 2500 to 3000 g/mol, or 3000 to 3500 g/mol, or 3500 to 4000 g/mol, or 4000 to 5000 g/mol, or 5000 to 6000 g/mol, or 6000 to 7000 g/mol, or 7000 to 8000 g/mol, or 8000 to 9000 g/mol, or 9000 to 10000 g/mol, or 10000 to 11000 g/mol, or 11000 to 12000 g/mol, or 12000 to 13000 g/mol, or 13000 to 14000 g/mol, or 14000 to 15000 g/mol, or 15000 to 16000 g/mol, or 16000 to 17000 g/mol, or 17000 to 18000 g/mol, or 18000 to 19000 g/mol, or 19000 to 20000 g/mol.
La masse molaire moyenne en nombre des blocs polyéthers vaut de préférence de 100 à 6000 g/mol, plus préférentiellement de 200 à 3000 g/mol. Dans des modes de réalisations, la masse molaire moyenne en nombre des blocs polyéthers vaut de 100 à 200 g/mol, ou de 200 à 500 g/mol, ou de 500 à 800 g/mol, ou de 800 à 1000 g/mol, ou de 1000 à 1500 g/mol, ou de 1500 à 2000 g/mol, ou de 2000 à 2500 g/mol, ou de 2500 à 3000 g/mol, ou de 3000 à 3500 g/mol, ou de 3500 à 4000 g/mol, ou de 4000 à 4500 g/mol, ou de 4500 à 5000 g/mol, ou de 5000 à 5500 g/mol, ou de 5500 à 6000 g/mol.The number-average molar mass of the polyether blocks is preferably from 100 to 6000 g/mol, more preferably from 200 to 3000 g/mol. In embodiments, the number average molar mass of the polyether blocks is from 100 to 200 g/mol, or from 200 to 500 g/mol, or from 500 to 800 g/mol, or from 800 to 1000 g/mol, or from 1000 to 1500 g/mol, or from 1500 to 2000 g/mol, or from 2000 to 2500 g/mol, or from 2500 to 3000 g/mol, or from 3000 to 3500 g/mol, or from 3500 to 4000 g/mol, or from 4000 to 4500 g/mol, or from 4500 to 5000 g/mol, or from 5000 to 5500 g/mol, or from 5500 to 6000 g/mol.
La masse molaire moyenne en nombre est fixée par la teneur en limiteur de chaine. Elle peut être calculée selon la relation :The number-average molar mass is fixed by the chain limiter content. It can be calculated according to the relation:
Mn= nmonomèrex MWmotif de répétition/ nlimiteur de chaîne+ MWlimiteur de chaîne M n = n monomer x MW repeating unit / n chain limiter + MW chain limiter
Dans cette formule, nmonomèrereprésente le nombre de moles de monomère, nlimiteur de chaînereprésente le nombre de moles de limiteur diacide en excès, MWmotif de répétitionreprésente la masse molaire du motif de répétition, et MWlimiteur de chaînereprésente la masse molaire du diacide en excès.In this formula, n monomer represents the number of moles of monomer, n chain limiter represents the number of moles of excess diacid limiter, MW repeat unit represents the molar mass of the repeat unit, and MW chain limiter represents the molar mass of the excess diacid.
La masse molaire moyenne en nombre des blocs polyamides et des blocs polyéthers peut être mesurée avant la copolymérisation des blocs par chromatographie par perméation de gel (GPC).The number average molar mass of polyamide blocks and polyether blocks can be measured prior to copolymerization of the blocks by gel permeation chromatography (GPC).
Avantageusement, la quantité de blocs polyamides dans le PEBA est d’au moins 10 % en poids et de préférence d’au moins 20 % en poids (par rapport au poids total du PEBA). De manière encore plus avantageuse, la quantité de blocs polyamides dans le PEBA est d’au moins 30 % en poids, plus préférentiellement d’au moins 40 % en poids, encore plus préférentiellement d’au moins 50 % en poids. La quantité de blocs polyamides dans le PEBA peut valoir de 10 à 95 % en poids (la quantité de blocs polyéthers valant de préférence de 5 à 90 % en poids), de préférence de 30 à 90 en poids (la quantité de blocs polyéthers valant de préférence de 10 à 70 % en poids), de préférence encore de 40 à 85 % en poids (la quantité de blocs polyéthers valant de préférence de 15 à 60 % en poids). Plus particulièrement, la quantité de blocs polyamides dans le PEBA peut valoir de 10 à 30 % en poids (la quantité de blocs polyéthers valant de préférence de 70 à 90 % en poids), ou de 30 à 40 % en poids (la quantité de blocs polyéthers valant de préférence de 60 à 70 % en poids), ou de 40 à 50 % en poids (la quantité de blocs polyéthers valant de préférence de 50 à 60 % en poids), ou de 50 à 60 % en poids (la quantité de blocs polyéthers valant de préférence de 40 à 50 % en poids), ou de 60 à 70 % en poids (la quantité de blocs polyéthers valant de préférence de 30 à 40 % en poids), ou de 70 à 80 % en poids (la quantité de blocs polyéthers valant de préférence de 20 à 30 % en poids), ou de 80 à 95 % en poids (la quantité de blocs polyéthers valant de préférence de 5 à 20 % en poids). La quantité en blocs polyamides dans le PEBA peut être déterminée en RMN du proton (1H) dans un mélange TFA/CDCl3(1/4 v/v), de préférence à l’aide d’un spectromètre Brucker AM 500, selon le protocole décrit dans l’article « Synthesis and characterization of poly(copolyethers-block-polyamides) - II. Characterization and properties of the multiblock copolymers », Maréchalet al.,Polymer, Volume 41, 2000, 3561–3580 (l’attribution des signaux étant réalisée en utilisant la figure 5 dudit article). Ces quantités permettent d’obtenir une mousse ayant une plus faible densité, une plus grande souplesse et une meilleure résilience de rebondissement.Advantageously, the amount of polyamide blocks in the PEBA is at least 10% by weight and preferably at least 20% by weight (relative to the total weight of the PEBA). Even more advantageously, the amount of polyamide blocks in the PEBA is at least 30% by weight, more preferably at least 40% by weight, even more preferably at least 50% by weight. The amount of polyamide blocks in the PEBA may be from 10 to 95% by weight (the amount of polyether blocks preferably being from 5 to 90% by weight), preferably from 30 to 90% by weight (the amount of polyether blocks preferably being from 10 to 70% by weight), more preferably from 40 to 85% by weight (the amount of polyether blocks preferably being from 15 to 60% by weight). More particularly, the amount of polyamide blocks in the PEBA may be from 10 to 30% by weight (the amount of polyether blocks preferably being from 70 to 90% by weight), or from 30 to 40% by weight (the amount of polyether blocks preferably being from 60 to 70% by weight), or from 40 to 50% by weight (the amount of polyether blocks preferably being from 50 to 60% by weight), or from 50 to 60% by weight (the amount of polyether blocks preferably being from 40 to 50% by weight), or from 60 to 70% by weight (the amount of polyether blocks preferably being from 30 to 40% by weight), or from 70 to 80% by weight (the amount of polyether blocks preferably being from 20 to 30% by weight), or from 80 at 95% by weight (the amount of polyether blocks preferably being 5 to 20% by weight). The amount of polyamide blocks in the PEBA can be determined by proton NMR (1H) in a TFA/CDCl 3 mixture (1/4 v/v), preferably using a Brucker AM 500 spectrometer, according to the protocol described in the article “Synthesis and characterization of poly(copolyethers-block-polyamides) - II. Characterization and properties of the multiblock copolymers”, Maréchal et al. , Polymer , Volume 41, 2000, 3561–3580 (the assignment of the signals being carried out using Figure 5 of said article). These amounts make it possible to obtain a foam having a lower density, greater flexibility and better rebound resilience.
Avantageusement, le PEBA a une concentration en fonction NH2de 0,01 meq/g à 1 meq/g, de préférence de 0,02 meq/g à 0,4 meq/g. Le PEBA peut avoir une concentration en fonction NH2de 0,01 à 0,015 meq/g, ou de 0,015 à 0,02 meq/g, ou de 0,02 à 0,025 meq/g, ou de 0,025 à 0,03 meq/g, ou de 0,03 à 0,035 meq/g, ou de 0,035 à 0,04 meq/g, ou de 0,04 à 0,045 meq/g, ou de 0,045 à 0,05 meq/g, ou de 0,05 à 0,06 meq/g, ou de 0,06 à 0,07 meq/g, ou de 0,07 à 0,08 meq/g, ou de 0,08 à 0,09 meq/g, ou de 0,09 à 0,1 meq/g, ou de 0,1 à 0,2 meq/g, ou de 0,2 à 0,3 meq/g, ou de 0,3 à 0,4 meq/g, ou de 0,4 à 0,5 meq/g, ou de 0,5 à 0,6 meq/g, ou de 0,6 à 0,7 meq/g, ou de 0,7 à 0,8 meq/g, ou de 0,8 à 0,9 meq/g, ou de 0,9 à 1 meq/g. La concentration en fonction NH2peut être mesurée à l’aide d’un dosage potentiométrique selon la méthode suivante : un échantillon de mousse est dissout dans du métacrésol à 80°C, puis les fonctions NH2de cet échantillon sont dosées par potentiométrie par une solution d’acide perchlorique à 0,02N..Advantageously, PEBA has a concentration depending on NH2from 0.01 meq/g to 1 meq/g, preferably from 0.02 meq/g to 0.4 meq/g. The PEBA can have a concentration depending on NH2from 0.01 to 0.015 meq/g, or from 0.015 to 0.02 meq/g, or from 0.02 to 0.025 meq/g, or from 0.025 to 0.03 meq/g, or from 0.03 to 0.035 meq/g, or from 0.035 to 0.04 meq/g, or from 0.04 to 0.045 meq/g, or from 0.045 to 0.05 meq/g, or from 0.05 to 0.06 meq/g, or from 0.06 to 0.07 meq/g, or from 0.07 to 0.08 meq/g, or from 0.08 to 0.09 meq/g, or from 0.09 to 0.1 meq/g, or from 0.1 to 0.2 meq/g, or 0.2 to 0.3 meq/g, or 0.3 to 0.4 meq/g, or 0.4 to 0.5 meq/g, or 0.5 to 0.6 meq/g, or 0.6 to 0.7 meq/g, or 0.7 to 0.8 meq/g, or 0.8 to 0.9 meq/g, or 0.9 to 1 meq/g. Concentration as a function of NH2can be measured using a potentiometric assay according to the following method: a sample of foam is dissolved in metacresol at 80°C, then the NH functions2of this sample are measured by potentiometry with a 0.02N perchloric acid solution.
Le PEBA peut avoir une concentration en fonction COOH de 0,002 meq/g à 0,2 meq/g, de préférence de 0,005 meq/g à 0,1 meq/g, de préférence encore de 0,01 meq/g à 0,08 meq/g. En particulier, le PEBA peut avoir une concentration en fonction COOH de 0,002 à 0,005 meq/g, ou de 0,005 à 0,01 meq/g, ou de 0,01 à 0,02 meq/g, ou de 0,02 à 0,03 meq/g, ou de 0,03 à 0,04 meq/g, ou de 0,04 à 0,05 meq/g, ou de 0,05 à 0,06 meq/g, ou de 0,06 à 0,07 meq/g, ou de 0,07 à 0,08 meq/g, ou de 0,08 à 0,09 meq/g, ou de 0,09 à 0,1 meq/g, ou de 0,1 à 0,15 meq/g, ou de 0,15 à 0,2 meq/g. La concentration en fonction COOH peut être déterminée par analyse potentiomètrique selon la méthode suivante : un échantillon de matière est dissout dans de l’alcool benzylique, puis les fonctions COOH de cet échantillon sont dosées par potentiométrie par une solution d’hydroxyde de tétrabutylammonium à 0,02N.The PEBA may have a COOH concentration of 0.002 meq/g to 0.2 meq/g, preferably 0.005 meq/g to 0.1 meq/g, more preferably 0.01 meq/g to 0.08 meq/g. In particular, the PEBA may have a COOH concentration of 0.002 to 0.005 meq/g, or 0.005 to 0.01 meq/g, or 0.01 to 0.02 meq/g, or 0.02 to 0.03 meq/g, or 0.03 to 0.04 meq/g, or 0.04 to 0.05 meq/g, or 0.05 to 0.06 meq/g, or 0.06 to 0.07 meq/g, or 0.07 to 0.08 meq/g, or 0.08 to 0.09 meq/g, or 0.09 to 0.1 meq/g, or 0.1 to 0.15 meq/g, or 0.15 to 0.2 meq/g. The concentration in COOH function can be determined by potentiometric analysis according to the following method: a sample of material is dissolved in benzyl alcohol, then the COOH functions of this sample are determined by potentiometry by a 0.02N tetrabutylammonium hydroxide solution.
Le PEBA peut aussi comprendre des bouts de chaîne hydroxyles (OH) (provenant par exemple de la condensation de polyétherdiols à bouts de chaines OH avec des blocs polyamides à extrémités carboxyliques). En particulier, le PEBA peut avoir une concentration en fonction OH (c’est-à-dire en bouts de chaîne hydroxyles) de 0,002 à 0,2 meq/g, de préférence de 0,005 à 0,05 meq/g. La concentration en fonction OH peut être déterminée en RMN du proton (1H) dans un mélange TFA/CDCl3(1/4 v/v), de préférence à l’aide d’un spectromètre Brucker AM 500, selon le protocole décrit dans l’article « Synthesis and characterization of poly(copolyethers-block-polyamides) - II. Characterization and properties of the multiblock copolymers », Maréchalet al.,Polymer, Volume 41, 2000, 3561–3580 (l’attribution des signaux étant réalisée en utilisant la figure 5 dudit article).PEBA may also comprise hydroxyl (OH) chain ends (e.g. from the condensation of polyetherdiols with OH chain ends with polyamide blocks with carboxylic ends). In particular, PEBA may have a concentration in OH function (i.e. in hydroxyl chain ends) from 0.002 to 0.2 meq/g, preferably from 0.005 to 0.05 meq/g. The concentration in OH function can be determined by proton NMR (1H) in a TFA/CDCl mixture3(1/4 v/v), preferably using a Brucker AM 500 spectrometer, according to the protocol described in the article “Synthesis and characterization of poly(copolyethers-block-polyamides) - II. Characterization and properties of the multiblock copolymers”, Maréchalet al.,Polymer, Volume 41, 2000, 3561–3580 (signal assignment being performed using Figure 5 of said article).
De manière avantageuse, le copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers a une dureté Shore D supérieure ou égale à 30. De préférence, le copolymère utilisé dans l’invention présente une dureté instantanée de 65 Shore A à 80 Shore D, de préférence encore de 75 Shore A à 65 Shore D, plus préférentiellement de 80 Shore A à 55 Shore D. Les mesures de dureté peuvent être effectuées selon la norme ISO 7619-1.Advantageously, the polyamide block and polyether block copolymer has a Shore D hardness greater than or equal to 30. Preferably, the copolymer used in the invention has an instantaneous hardness of 65 Shore A to 80 Shore D, more preferably of 75 Shore A to 65 Shore D, more preferably of 80 Shore A to 55 Shore D. The hardness measurements can be carried out according to the ISO 7619-1 standard.
Le polyuréthane thermoplastique est un copolymère à blocs rigides et à blocs souples.Thermoplastic polyurethane is a copolymer of hard blocks and soft blocks.
De manière générale, dans le présent texte, on entend par «bloc rigide» un bloc qui présente un point de fusion supérieur à 50°C. La présence d’un point de fusion peut être déterminée par calorimétrie différentielle à balayage, selon la norme ISO 11357-3 Plastics - Differential scanning calorimetry (DSC) Part 3. Par «bloc souple», on entend un bloc possédant une température de transition vitreuse (Tg) inférieure ou égale à 0°C. La température de transition vitreuse peut être déterminée par calorimétrie différentielle à balayage, selon la norme ISO 11357-2 Plastics - Differential scanning calorimetry (DSC) Part 2.In general, in this text, a " rigid block " means a block that has a melting point greater than 50°C. The presence of a melting point can be determined by differential scanning calorimetry, according to ISO 11357-3 Plastics - Differential scanning calorimetry (DSC) Part 3. A " soft block " means a block that has a glass transition temperature (Tg) less than or equal to 0°C. The glass transition temperature can be determined by differential scanning calorimetry, according to ISO 11357-2 Plastics - Differential scanning calorimetry (DSC) Part 2.
Les polyuréthanes thermoplastiques résultent de la réaction d’au moins un polyisocyanate avec au moins un composé réactif avec l’isocyanate, de préférence ayant deux groupes fonctionnels réactifs avec l’isocyanate, plus préférentiellement un polyol, et avec un allongeur de chaine, optionnellement en présence d’un catalyseur. Les blocs rigides du TPU sont des blocs constitués de motifs issus de polyisocyanates et d’allongeurs de chaine tandis que les blocs souples comprennent majoritairement des motifs issus des composés réactifs avec l’isocyanate ayant une masse molaire comprise entre 0,5 et 100 kg/mol, préférablement des polyols.Thermoplastic polyurethanes result from the reaction of at least one polyisocyanate with at least one compound reactive with isocyanate, preferably having two functional groups reactive with isocyanate, more preferably a polyol, and with a chain extender, optionally in the presence of a catalyst. The rigid blocks of TPU are blocks consisting of units derived from polyisocyanates and chain extenders while the flexible blocks mainly comprise units derived from compounds reactive with isocyanate having a molar mass of between 0.5 and 100 kg/mol, preferably polyols.
Le polyisocyanate peut être aliphatique, cycloaliphatique, araliphatique et/ou aromatique. De préférence, le polyisocyanate est aliphatique, ou aromatique. De manière plus avantageuse, le polyisocyanate est aliphatique. De manière préférée, le polyisocyanate est un diisocyanate.The polyisocyanate may be aliphatic, cycloaliphatic, araliphatic and/or aromatic. Preferably, the polyisocyanate is aliphatic, or aromatic. More preferably, the polyisocyanate is aliphatic. Preferably, the polyisocyanate is a diisocyanate.
De manière avantageuse, le polyisocyanate est choisi dans le groupe constitué des tri-, tétra-, penta-, hexa-, hepta- et/ou octaméthylène diisocyanate, du 2-méthyl-pentaméthylène 1,5-diisocyanate, du 2-éthyl-butylène-1,4-diisocyanate, du 1,5-pentaméthylène diisocyanate, du 1,4-butylène-diisocyanate, du 1-isocyanato-3,3,5-triméthyl-5-isocyanatométhyl-cyclohexane (isophorone diisocyanate, IPDI), du 1,4- bis(isocyanatométhyl)cyclohexane, du 1,3-bis(isocyanatométhyl)cyclohexane (HXDI), du 2,4-paraphenylène diisocyanate (PPDI), du 2,4-tétraméthylène xylène diisocyanate (TMXDI), des 4,4'-, 2,4'- et/ou 2,2'-dicyclohexylméthane diisocyanate (H12 MDI), du 1,4-cyclohexane diisocyanate, des 1-méthyl-2,4- et/ou 1-méthyl-2,6-cyclohexane diisocyanate, des 2,2'-, 2,4'- et/ou 4,4'-diphénylméthane diisocyanate (MDI), du 1,5-naphthylène diisocyanate (NDI), des 2,4- et/ou 2,6-toluène diisocyanate (TDI), du diphénylméthane diisocyanate, du 3,3'-diméthyl-diphényl diisocyanate, du 1,2-diphényléthane diisocyanate, du phenylène diisocyanate, du méthylène bis (4-cyclohexylisocyanate) (HMDI) et des mélanges de ceux-ci.Advantageously, the polyisocyanate is selected from the group consisting of tri-, tetra-, penta-, hexa-, hepta- and/or octamethylene diisocyanate, 2-methyl-pentamethylene 1,5-diisocyanate, 2-ethyl-butylene-1,4-diisocyanate, 1,5-pentamethylene diisocyanate, 1,4-butylene diisocyanate, 1-isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethyl-cyclohexane (isophorone diisocyanate, IPDI), 1,4-bis(isocyanatomethyl)cyclohexane, 1,3-bis(isocyanatomethyl)cyclohexane (HXDI), 2,4-paraphenylene diisocyanate (PPDI), 2,4-tetramethylene xylene diisocyanate (TMXDI), 4,4'-, 2,4'- and/or 2,2'-dicyclohexylmethane diisocyanate (H12 MDI), 1,4-cyclohexane diisocyanate, 1-methyl-2,4- and/or 1-methyl-2,6-cyclohexane diisocyanate, 2,2'-, 2,4'- and/or 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI), 1,5-naphthylene diisocyanate (NDI), 2,4- and/or 2,6-toluene diisocyanate (TDI), diphenylmethane diisocyanate, 3,3'-dimethyl-diphenyl diisocyanate, 1,2-diphenylethane diisocyanate, phenylene diisocyanate, methylene bis (4-cyclohexylisocyanate) (HMDI) and mixtures thereof.
De manière plus préférée, le polyisocyanate est choisi dans le groupe constitué des diphénylméthane diisocyanates (MDI), des toluène diisocyanates (TDI), du pentaméthylène diisocyanate (PDI), de l’hexaméthylène diisocyanate (HDI), du méthylène bis (4-cyclohexylisocyanate) (HMDI) et des mélanges de ceux-ci.More preferably, the polyisocyanate is selected from the group consisting of diphenylmethane diisocyanates (MDI), toluene diisocyanates (TDI), pentamethylene diisocyanate (PDI), hexamethylene diisocyanate (HDI), methylene bis(4-cyclohexylisocyanate) (HMDI) and mixtures thereof.
De manière encore plus préférée, le polyisocyanate est le 4,4’-MDI (4,4'-diphénylméthane diisocyanate), le 1,6-HDI (1,6-hexaméthylène diisocyanate) ou un mélange de ceux-ci. De manière encore plus avantageuse, le polyisocyanate est le 1,6-HDI.Even more preferably, the polyisocyanate is 4,4'-MDI (4,4'-diphenylmethane diisocyanate), 1,6-HDI (1,6-hexamethylene diisocyanate) or a mixture thereof. Even more advantageously, the polyisocyanate is 1,6-HDI.
Le ou les composés réactifs avec l’isocyanate ont de préférence une fonctionnalité moyenne entre 1,8 et 3, de préférence encore entre 1,8 et 2,6, plus préférentiellement entre 1,8 et 2,2. La fonctionnalité moyenne du ou des composés réactifs avec l’isocyanate correspond au nombre de fonctions réactives avec l’isocyanate des molécules, calculé théoriquement pour une molécule à partir d’une quantité de composés. De préférence, le composé réactif avec l’isocyanate a, selon une moyenne statistique, un nombre d’hydrogène actif Zerewitinoff dans les gammes ci-dessus.The isocyanate-reactive compound(s) preferably have an average functionality of between 1.8 and 3, more preferably between 1.8 and 2.6, more preferably between 1.8 and 2.2. The average functionality of the isocyanate-reactive compound(s) corresponds to the number of isocyanate-reactive functions of the molecules, theoretically calculated for a molecule from a quantity of compounds. Preferably, the isocyanate-reactive compound has, according to a statistical average, a Zerewitinoff active hydrogen number in the above ranges.
De préférence, le composé réactif avec l’isocyanate (de préférence un polyol) a une masse molaire moyenne en nombre de 500 à 100000 g/mol. Le composé réactif avec l’isocyanate peut avoir une masse molaire moyenne en nombre de 500 à 8000 g/mol, de préférence encore de 700 à 6000 g/mol, plus particulièrement de 800 à 4000 g/mol. Dans des modes de réalisation, le composé réactif avec l’isocyanate a une masse molaire moyenne en nombre de 500 à 600 g/mol, ou de 600 à 700 g/mol, ou de 700 à 800 g/mol, ou de 800 à 1000 g/mol, ou de 1000 à 1500 g/mol, ou de 1500 à 2000 g/mol, ou de 2000 à 2500 g/mol, ou de 2500 à 3000 g/mol, ou de 3000 à 3500 g/mol, ou de 3500 à 4000 g/mol, ou de 4000 à 5000 g/mol, ou de 5000 à 6000 g/mol, ou de 6000 à 7000 g/mol, ou de 7000 à 8000 g/mol, ou de 8000 à 10000 g/mol, ou de 10000 à 15000 g/mol, ou de 15000 à 20000 g/mol, ou de 20000 à 30000 g/mol, ou de 30000 à 40000 g/mol, ou de 40000 à 50000 g/mol, ou de 50000 à 60000 g/mol, ou de 60000 à 70000 g/mol, ou de 70000 à 80000 g/mol, ou de 80000 à 100000 g/mol. La masse molaire moyenne en nombre peut être déterminée par GPC, de préférence selon la norme ISO 16014-1 :2012.Preferably, the isocyanate-reactive compound (preferably a polyol) has a number average molar mass of 500 to 100,000 g/mol. The isocyanate-reactive compound may have a number average molar mass of 500 to 8,000 g/mol, more preferably of 700 to 6,000 g/mol, more particularly of 800 to 4,000 g/mol. In embodiments, the isocyanate-reactive compound has a number average molar mass of 500 to 600 g/mol, or 600 to 700 g/mol, or 700 to 800 g/mol, or 800 to 1000 g/mol, or 1000 to 1500 g/mol, or 1500 to 2000 g/mol, or 2000 to 2500 g/mol, or 2500 to 3000 g/mol, or 3000 to 3500 g/mol, or 3500 to 4000 g/mol, or 4000 to 5000 g/mol, or 5000 to 6000 g/mol, or 6000 to 7000 g/mol, or 7000 to 8000 g/mol. to 8000 g/mol, or from 8000 to 10000 g/mol, or from 10000 to 15000 g/mol, or from 15000 to 20000 g/mol, or from 20000 to 30000 g/mol, or from 30000 to 40000 g/mol, or from 40000 to 50000 g/mol, or from 50000 to 60000 g/mol, or from 60000 to 70000 g/mol, or from 70000 to 80000 g/mol, or from 80000 to 100000 g/mol. The number average molar mass can be determined by GPC, preferably according to ISO 16014-1:2012.
De manière avantageuse, le composé réactif avec l’isocyanate a au moins un groupe réactif choisi parmi le groupe hydroxyle, le groupe amine, le groupe thiol et le groupe acide carboxylique. De préférence, le composé réactif avec l’isocyanate a au moins un groupe réactif hydroxyle, plus préférentiellement plusieurs groupes hydroxyles. Ainsi, de manière particulièrement avantageuse, le composé réactif avec l’isocyanate comprend ou consiste en un polyol.Advantageously, the isocyanate-reactive compound has at least one reactive group selected from the hydroxyl group, the amine group, the thiol group and the carboxylic acid group. Preferably, the isocyanate-reactive compound has at least one hydroxyl reactive group, more preferably several hydroxyl groups. Thus, particularly advantageously, the isocyanate-reactive compound comprises or consists of a polyol.
De préférence, le polyol est choisi dans le groupe constitué des polyesters polyols, des polyéthers polyols, des polycarbonates diols, des polysiloxanes diols, des polyalkylènes diols et des mélanges de ceux-ci. De manière plus préférée, le polyol est un polyéther polyol, un polyester polyol et/ou un polycarbonate diol, de sorte que les blocs souples du polyuréthane thermoplastique sont des blocs polyéthers, des blocs polyesters et/ou des blocs polycarbonates, respectivement. De préférence encore, les blocs souples du polyuréthane thermoplastique sont des blocs polyéthers et/ou des blocs polyesters (le polyol étant un polyéther polyol et/ou un polyester polyol).Preferably, the polyol is selected from the group consisting of polyester polyols, polyether polyols, polycarbonate diols, polysiloxane diols, polyalkylene diols, and mixtures thereof. More preferably, the polyol is a polyether polyol, a polyester polyol, and/or a polycarbonate diol, such that the flexible blocks of the thermoplastic polyurethane are polyether blocks, polyester blocks, and/or polycarbonate blocks, respectively. More preferably, the flexible blocks of the thermoplastic polyurethane are polyether blocks and/or polyester blocks (the polyol being a polyether polyol and/or a polyester polyol).
En tant que polyester polyol, on peut citer les polyols polycaprolactones et/ou les copolyesters à base d’un ou plusieurs acides carboxyliques choisis parmi l’acide adipique, l’acide succinique, l’acide pentanedioïque et/ou l’acide sébacique et d’un ou plusieurs alcools choisis parmi le 1,2-éthanediol, le 1,3- propanediol, le 1,4-butanediol, le 1,5-pentanediol, le 3-méthyl-1,5-pentanediol, le 1,6-hexanediol et/ou le polytétrahydrofurane. Plus particulièrement, le copolyester peut être à base d’acide adipique et d’un mélange de 1,2-éthanediol et de 1,4-butanediol, ou le copolyester peut être à base d’acide adipique, d’acide succinique, d’acide pentanedioïque, d’acide sébacique ou de mélanges de ceux-ci, et de polytétrahydrofurane (tétraméthylène de glycol), ou le copolyester peut être un mélange de ces copolyesters.As polyester polyol, mention may be made of polycaprolactone polyols and/or copolyesters based on one or more carboxylic acids chosen from adipic acid, succinic acid, pentanedioic acid and/or sebacic acid and one or more alcohols chosen from 1,2-ethanediol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol and/or polytetrahydrofuran. More particularly, the copolyester may be based on adipic acid and a mixture of 1,2-ethanediol and 1,4-butanediol, or the copolyester may be based on adipic acid, succinic acid, pentanedioic acid, sebacic acid or mixtures thereof, and polytetrahydrofuran (tetramethylene glycol), or the copolyester may be a mixture of these copolyesters.
En tant que polyéther polyol, on utilise de préférence des polyétherdiols (c’est-à-dire des blocs polyoxyalkylène α,ω-dihydroxylées aliphatiques). De préférence, le polyéther polyol est un polyétherdiol à base d’oxyde d'éthylène, d’oxyde de propylène, et/ou d’oxyde de butylène, un copolymère à blocs à base d’oxyde d'éthylène et d’oxyde de propylène, un polyéthylène glycol, un polypropylène glycol, un polybutylène glycol, un polytétrahydrofurane, un polybutane diol ou un mélange de ceux-ci. Le polyéther polyol est de préférence un polytétrahydrofurane (des blocs souples du polyuréthane thermoplastique étant donc des blocs de polytétrahydrofurane) et/ou un polypropylène glycol (des blocs souples du polyuréthane thermoplastique étant donc des blocs de polypropylène glycol) et/ou un polyéthylène glycol (des blocs souples du polyuréthane thermoplastique étant donc des blocs de polyéthylène glycol), de préférence un polytétrahydrofurane ayant une masse molaire moyenne en nombre de 500 à 15000 g/mol, de préférence de 1000 à 3000 g/mol. Le polyéther polyol peut être un polyétherdiol qui est le produit de réaction de l’oxyde d’éthylène et de l’oxyde de propylène ; le rapport molaire de l’oxyde d’éthylène par rapport à l’oxyde de propylène est de préférence de 0,01 à 100, plus préférentiellement de 0,1 à 9, plus préférentiellement de 0,25 à 4, plus préférentiellement de 0,4 à 2,5, plus préférentiellement de 0,6 à 1,5 et il est plus préférentiellement de 1.As polyether polyol, polyether diols (i.e. aliphatic α,ω-dihydroxylated polyoxyalkylene blocks) are preferably used. Preferably, the polyether polyol is a polyether diol based on ethylene oxide, propylene oxide, and/or butylene oxide, a block copolymer based on ethylene oxide and propylene oxide, a polyethylene glycol, a polypropylene glycol, a polybutylene glycol, a polytetrahydrofuran, a polybutane diol or a mixture thereof. The polyether polyol is preferably a polytetrahydrofuran (soft blocks of the thermoplastic polyurethane therefore being polytetrahydrofuran blocks) and/or a polypropylene glycol (soft blocks of the thermoplastic polyurethane therefore being polypropylene glycol blocks) and/or a polyethylene glycol (soft blocks of the thermoplastic polyurethane therefore being polyethylene glycol blocks), preferably a polytetrahydrofuran having a number-average molar mass of 500 to 15000 g/mol, preferably of 1000 to 3000 g/mol. The polyether polyol may be a polyetherdiol which is the reaction product of ethylene oxide and propylene oxide; the molar ratio of ethylene oxide to propylene oxide is preferably 0.01 to 100, more preferably 0.1 to 9, more preferably 0.25 to 4, more preferably 0.4 to 2.5, more preferably 0.6 to 1.5 and it is more preferably 1.
Les polysiloxanes diols utilisables dans l’invention ont de préférence une masse molaire moyenne en nombre de 500 à 15000 g/mol, de préférence de 1000 à 3000 g/mol. La masse molaire moyenne en nombre peut être déterminée par GPC, de préférence selon la norme ISO 16014-1:2012. De manière avantageuse, le polysiloxane diol est un polysiloxane de formule (I) :The polysiloxane diols that can be used in the invention preferably have a number-average molar mass of 500 to 15,000 g/mol, preferably of 1,000 to 3,000 g/mol. The number-average molar mass can be determined by GPC, preferably according to ISO 16014-1:2012. Advantageously, the polysiloxane diol is a polysiloxane of formula (I):
dans laquelle R est de préférence un alkylène en C2-C4, R’ est de préférence un alkyle en C1-C4et chacun de n, m et p représente indépendamment un entier de préférence compris entre 0 et 50, m valant plus préférentiellement de 1 à 50, encore plus préférentiellement de 2 à 50. De préférence, le polysiloxane a la formule (II) suivante :in which R is preferably a C 2 -C 4 alkylene, R' is preferably a C 1 -C 4 alkyl and each of n, m and p independently represents an integer preferably between 0 and 50, m being more preferably from 1 to 50, even more preferably from 2 to 50. Preferably, the polysiloxane has the following formula (II):
(II)
(II)
dans laquelle Me est un groupe méthyle,
ou la formule (III) suivante :in which Me is a methyl group,
or the following formula (III):
Les polyalkylène diols utilisables dans l’invention sont de préférence à base de butadiène.The polyalkylene diols which can be used in the invention are preferably based on butadiene.
Les polycarbonates diols utilisables dans l’invention sont de préférence des polycarbonates diols aliphatiques. Le polycarbonates diol est de préférence à base d’alcanediol. De préférence, il est strictement bifonctionnel. Les polycarbonates diols préférés sont ceux à base de butanediol, pentanediol et/ou d’hexanediol, en particulier le 1,4-butanediol, le 1,5-pentanediol, le 1,6-hexanediol, le 3-méthylpentane-(1,5)-diol, ou de mélanges de ceux-ci, plus préférentiellement à base de 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, ou de mélanges de ceux-ci. En particulier, le polycarbonate diol peut être un polycarbonate diol à base de butanediol et d’hexanediol, ou à base de pentanediol et d’hexanediol, ou à base d’hexanediol, ou peut être un mélange de deux ou plus de ces polycarbonates diols. Le polycarbonate diol a avantageusement une masse molaire moyenne en nombre de 500 à 4000 g/mol, de préférence de 650 à 3500 g/mol, plus préférentiellement de 800 à 3000 g/mol. La masse molaire moyenne en nombre peut être déterminée par GPC, de préférence selon la norme ISO 16014-1:2012.The polycarbonate diols that can be used in the invention are preferably aliphatic polycarbonate diols. The polycarbonate diol is preferably based on alkanediol. Preferably, it is strictly bifunctional. The preferred polycarbonate diols are those based on butanediol, pentanediol and/or hexanediol, in particular 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 3-methylpentane-(1,5)-diol, or mixtures thereof, more preferably based on 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, or mixtures thereof. In particular, the polycarbonate diol may be a polycarbonate diol based on butanediol and hexanediol, or based on pentanediol and hexanediol, or based on hexanediol, or may be a mixture of two or more of these polycarbonate diols. The polycarbonate diol advantageously has a number average molar mass of 500 to 4000 g/mol, preferably of 650 to 3500 g/mol, more preferably of 800 to 3000 g/mol. The number average molar mass may be determined by GPC, preferably according to ISO 16014-1:2012.
Un ou plusieurs polyols peuvent être utilisés en tant que composé réactif avec l’isocyanate.One or more polyols may be used as the isocyanate-reactive compound.
De manière particulièrement préférée, les blocs souples du TPU sont des blocs de polytétrahydrofurane, de polypropylène glycol et/ou de polyéthylène glycol.Particularly preferably, the flexible TPU blocks are blocks of polytetrahydrofuran, polypropylene glycol and/or polyethylene glycol.
Un allongeur de chaine est utilisé pour la préparation du polyuréthane thermoplastique, en plus de l’isocyanate et du composé réactif avec l’isocyanate.A chain extender is used for the preparation of thermoplastic polyurethane, in addition to isocyanate and isocyanate-reactive compound.
L’allongeur de chaine peut être aliphatique, araliphatique, aromatique et/ou cycloaliphatique. Il a avantageusement une masse molaire moyenne en nombre de 50 à 499 g/mol. La masse molaire moyenne en nombre peut être déterminée par GPC, de préférence selon la norme ISO 16014-1:2012. L’allongeur de chaine a de préférence deux groupes réactifs avec l’isocyanate (également appelés «groupes fonctionnels»). On peut utiliser un seul allongeur de chaine ou un mélange d’au moins deux allongeurs de chaine.The chain extender may be aliphatic, araliphatic, aromatic and/or cycloaliphatic. It advantageously has a number average molar mass of 50 to 499 g/mol. The number average molar mass may be determined by GPC, preferably according to ISO 16014-1:2012. The chain extender preferably has two isocyanate-reactive groups (also called " functional groups "). A single chain extender or a mixture of at least two chain extenders may be used.
L’allongeur de chaine est de préférence bifonctionnel. Des exemples d’allongeurs de chaines sont les diamines et les alcanediols ayant de 2 à 10 atomes de carbone. En particulier, l’allongeur de chaine peut être choisi dans le groupe constitué du 1,2-éthylène glycol, du 1,2-propanediol, du 1,3-propanediol, du 1,4-butanediol, du 2,3-butanediol, du 1,5-pentanediol, du 1,6-hexanediol, du diéthylène glycol, du dipropylène glycol, du 1,4-cyclohexanediol, du 1,4-diméthanol cyclohexane, du néopentylglycol, de l’hydroquinone bis (beta-hydroxyéthyl) éther (HQEE), des di-, tri-, tétra-, penta-, hexa-, hepta-, octa-, nona- and/or déca-alkylène glycol, de leur oligomères respectifs, du polypropylène glycol et des mélanges de ceux-ci. Plus préférentiellement, l’allongeur de chaine est choisi dans le groupe constitué du 1,2-éthylène glycol, du 1,3-propanediol, du 1,4-butanediol, du 1,5 pentanediol, du 1,6-hexanediol, et des mélanges de ceux-ci, et de manière plus préférée il est choisi parmi le 1,3-propanediol, le 1,4-butanediol et/ou le 1,6-hexanediol. Encore plus préférentiellement, l’allongeur de chaine est un mélange de 1,4-butanediol et de 1,6-hexanediol, plus préférentiellement dans un ratio molaire de 6:1 à 10:1.The chain extender is preferably bifunctional. Examples of chain extenders are diamines and alkanediols having 2 to 10 carbon atoms. In particular, the chain extender may be selected from the group consisting of 1,2-ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 2,3-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol, 1,4-cyclohexanediol, 1,4-dimethanol cyclohexane, neopentyl glycol, hydroquinone bis(beta-hydroxyethyl)ether (HQEE), di-, tri-, tetra-, penta-, hexa-, hepta-, octa-, nona- and/or deca-alkylene glycol, their respective oligomers, polypropylene glycol and mixtures thereof. More preferably, the chain extender is selected from the group consisting of 1,2-ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, and mixtures thereof, and more preferably it is selected from 1,3-propanediol, 1,4-butanediol and/or 1,6-hexanediol. Even more preferably, the chain extender is a mixture of 1,4-butanediol and 1,6-hexanediol, more preferably in a molar ratio of 6:1 to 10:1.
Avantageusement, un catalyseur est utilisé pour synthétiser le polyuréthane thermoplastique. Le catalyseur permet d’accélérer la réaction entre les groupes NCO du polyisocyanate et le composé réactif avec l’isocyanate (de préférence avec les groupes hydroxyles du composé réactif avec l’isocyanate) et avec l’allongeur de chaine.Advantageously, a catalyst is used to synthesize the thermoplastic polyurethane. The catalyst makes it possible to accelerate the reaction between the NCO groups of the polyisocyanate and the isocyanate-reactive compound (preferably with the hydroxyl groups of the isocyanate-reactive compound) and with the chain extender.
Le catalyseur est de préférence une amine tertiaire, plus préférentiellement choisie parmi la triéthylamine, la diméthylcyclohexylamine, la N-méthylmorpholine, la N,N'-diméthylpipérazine, le 2-(diméthylaminoéthoxy)-éthanol et/ou le diazabicyclo-(2,2,2)-octane. Alternativement, ou additionnellement, le catalyseur est un composé métallique organique tel qu’un ester acide de titane, un composé de fer, de préférence l’acétylacétonate ferrique, un composé d’étain, de préférence ceux d’acides carboxyliques, plus préférentiellement le diacétate d’étain, le dioctoate d’étain, le dilaurate d’étain ou les sels d’étain dialkyle, de préférence le diacétate de dibutylétain et/ou le dilaurate de dibutylétain, un sel d’acide carboxylique de bismuth, de préférence le décanoate de bismuth, ou un mélange de ceux-ci.The catalyst is preferably a tertiary amine, more preferably selected from triethylamine, dimethylcyclohexylamine, N-methylmorpholine, N,N'-dimethylpiperazine, 2-(dimethylaminoethoxy)-ethanol and/or diazabicyclo-(2,2,2)-octane. Alternatively, or additionally, the catalyst is an organic metal compound such as a titanium acid ester, an iron compound, preferably ferric acetylacetonate, a tin compound, preferably those of carboxylic acids, more preferably tin diacetate, tin dioctoate, tin dilaurate or dialkyl tin salts, preferably dibutyltin diacetate and/or dibutyltin dilaurate, a bismuth carboxylic acid salt, preferably bismuth decanoate, or a mixture thereof.
De manière plus préférée, le catalyseur est choisi dans le groupe constitué du dioctoate d’étain, du décanoate de bismuth, des esters acides de titane et des mélanges de ceux-ci. De préférence encore, le catalyseur est le dioctoate d’étain.More preferably, the catalyst is selected from the group consisting of tin dioctoate, bismuth decanoate, titanium acid esters and mixtures thereof. More preferably, the catalyst is tin dioctoate.
Lors de la préparation du polyuréthane thermoplastique, les rapports molaires du composé réactif avec l’isocyanate et de l’allongeur de chaine peuvent être variés pour ajuster la dureté et l’indice de fluidité du TPU. En effet, lorsque la proportion d’allongeur de chaine augmente, la dureté et la viscosité à l’état fondu du TPU augmente tandis que l’indice de fluidité du TPU diminue. Pour la production de TPU souple, de préférence de TPU ayant une dureté Shore A inférieure à 95, plus préférentiellement de 75 à 95, le composé réactif avec l’isocyanate et l’allongeur de chaine peuvent être utilisés dans un ratio molaire de 1:1 à 1:5, de préférence de 1:1,5 à 1:4,5, de préférence de manière à ce que le mélange de composé réactif avec l’isocyanate et d’allongeur de chaine ait un poids équivalent d'hydroxyle supérieur à 200, plus particulièrement de 230 à 650, encore plus préférentiellement de 230 à 500. Pour la production d’un TPU plus dur, de préférence un TPU ayant une dureté Shore A supérieure à 98, de préférence une dureté Shore D de 55 à 75, le composé réactif avec l’isocyanate et l’allongeur de chaine peuvent être utilisés dans un ratio molaire de 1:5,5 à 1:15, de préférence de 1:6 à 1:12, de préférence de manière à ce que le mélange de composé réactif avec l’isocyanate et d’allongeur de chaine ait un poids équivalent d'hydroxyle de 110 à 200, plus préférentiellement de 120 à 180.In the preparation of thermoplastic polyurethane, the molar ratios of the isocyanate-reactive compound and the chain extender can be varied to adjust the hardness and melt flow rate of the TPU. Indeed, as the proportion of chain extender increases, the hardness and melt viscosity of the TPU increases while the melt flow rate of the TPU decreases. For the production of soft TPU, preferably TPU having a Shore A hardness of less than 95, more preferably 75 to 95, the isocyanate-reactive compound and the chain extender may be used in a molar ratio of 1:1 to 1:5, preferably 1:1.5 to 1:4.5, preferably such that the mixture of isocyanate-reactive compound and chain extender has a hydroxyl equivalent weight of greater than 200, more preferably 230 to 650, even more preferably 230 to 500. For the production of harder TPU, preferably TPU having a Shore A hardness of greater than 98, preferably a Shore D hardness of 55 to 75, the isocyanate-reactive compound and the chain extender may be used in a molar ratio of 1:5.5 to 1:15, preferably 1:6. at 1:12, preferably such that the mixture of isocyanate-reactive compound and chain extender has a hydroxyl equivalent weight of 110 to 200, more preferably 120 to 180.
De manière avantageuse, pour préparer le TPU, le polyisocyanate, le composé réactif avec l’isocyanate et l’allongeur de chaine sont mis en réaction, de préférence en présence d’un catalyseur, en des quantités telles que le ratio en équivalent des groupes NCO du polyisocyanate par rapport à la somme des groupes hydroxyles du composé réactif avec l’isocyanate et de l’allongeur de chaine est de 0,95:1 à 1,10:1, de préférence de 0,98:1 à 1,08:1, de préférence encore de 1:1 à 1,05:1. Le catalyseur est avantageusement présent en une quantité de 0,0001 à 0,1 parts en poids par 100 parts en poids des réactifs de synthèse du TPU.Advantageously, to prepare the TPU, the polyisocyanate, the isocyanate-reactive compound and the chain extender are reacted, preferably in the presence of a catalyst, in amounts such that the equivalent ratio of the NCO groups of the polyisocyanate to the sum of the hydroxyl groups of the isocyanate-reactive compound and the chain extender is from 0.95:1 to 1.10:1, preferably from 0.98:1 to 1.08:1, more preferably from 1:1 to 1.05:1. The catalyst is advantageously present in an amount of from 0.0001 to 0.1 parts by weight per 100 parts by weight of the TPU synthesis reactants.
Le TPU a de préférence une masse molaire moyenne en poids supérieure ou égale à 10000 g/mol, de préférence supérieure ou égale à 40000 g/mol et plus préférentiellement supérieure ou égale à 60000 g/mol. De préférence, la masse molaire moyenne en poids du TPU est inférieure ou égale à 80000 g/mol. Dans des modes de réalisation, la masse molaire moyenne en poids du TPU vaut de 10000 à 25000 g/mol, ou de 25000 à 40000 g/mol, ou de 40000 à 50000 g/mol, ou de 50000 à 60000 g/mol, ou de 60000 à 70000 g/mol, ou de 70000 à 80000 g/mol. Les masses molaires moyennes en poids peuvent être déterminées par chromatographie par perméation de gel (GPC).The TPU preferably has a weight average molar mass greater than or equal to 10,000 g/mol, preferably greater than or equal to 40,000 g/mol and more preferably greater than or equal to 60,000 g/mol. Preferably, the weight average molar mass of the TPU is less than or equal to 80,000 g/mol. In embodiments, the weight average molar mass of the TPU is from 10,000 to 25,000 g/mol, or from 25,000 to 40,000 g/mol, or from 40,000 to 50,000 g/mol, or from 50,000 to 60,000 g/mol, or from 60,000 to 70,000 g/mol, or from 70,000 to 80,000 g/mol. Weight average molar masses can be determined by gel permeation chromatography (GPC).
La teneur en blocs rigides dans le TPU est de préférence inférieure ou égale à 90 % en poids et de préférence encore inférieure ou égale à 80 % en poids (par rapport au moins total du TPU). Plus avantageusement, la teneur en blocs rigides dans le TPU vaut de 30 à 60 % en poids (la quantité de blocs souples valant de 40 à 70 % en poids). Plus particulièrement, la teneur en blocs rigides dans le TPU peut valoir de 10 à 20 % en poids (la quantité de blocs souples valant de 80 à 90 % en poids), ou de 20 à 30 % en poids (la quantité de blocs souples valant de 70 à 80 % en poids), ou de 30 à 40 % en poids (la quantité de blocs souples valant de 60 à 70 % en poids), ou de 40 à 50 % en poids (la quantité de blocs souples valant de 50 à 60 % en poids), ou de 50 à 60 % en poids (la quantité de blocs souples valant de 40 à 50 % en poids), ou de 60 à 70 % en poids (la quantité de blocs souples valant de 30 à 40 % en poids), ou de 70 à 80 % en poids (la quantité de blocs souples valant de 20 à 30 % en poids), ou de 80 à 90 % en poids (la quantité de blocs souples valant de 10 à 20 % en poids). Ces quantités permettent d’obtenir une mousse ayant une plus faible densité, une plus grande souplesse et une meilleure résilience de rebondissement. La teneur en blocs rigides, exprimée en pourcentage, est définie de la manière suivante :The content of rigid blocks in the TPU is preferably less than or equal to 90% by weight and more preferably less than or equal to 80% by weight (relative to the total mass of the TPU). More advantageously, the content of rigid blocks in the TPU is from 30 to 60% by weight (the amount of flexible blocks being from 40 to 70% by weight). More particularly, the content of rigid blocks in the TPU may be 10 to 20 wt% (the amount of soft blocks being 80 to 90 wt%), or 20 to 30 wt% (the amount of soft blocks being 70 to 80 wt%), or 30 to 40 wt% (the amount of soft blocks being 60 to 70 wt%), or 40 to 50 wt% (the amount of soft blocks being 50 to 60 wt%), or 50 to 60 wt% (the amount of soft blocks being 40 to 50 wt%), or 60 to 70 wt% (the amount of soft blocks being 30 to 40 wt%), or 70 to 80 wt% (the amount of soft blocks being 20 to 30 wt%). weight), or 80 to 90% by weight (the amount of soft blocks being 10 to 20% by weight). These amounts make it possible to obtain a foam with a lower density, greater flexibility and better rebound resilience. The content of hard blocks, expressed as a percentage, is defined as follows:
[(fraction massique de polyisocyanates + fraction massique d’allongeur de chaine) / (fraction massique de polyisocyanates + fraction massique d’allongeur de chaine + fraction massique de composés réactifs avec l’isocyanate)] x 100[(mass fraction of polyisocyanates + mass fraction of chain extender) / (mass fraction of polyisocyanates + mass fraction of chain extender + mass fraction of compounds reactive with isocyanate)] x 100
Elle peut être mesurée en RMN du proton dans le DMSO D6, selon le protocole décrit dans l’article : « Reactivity of isocyanates with urethanes: Conditions for allophanate formation », Lapprandet al.,Polymer Degradation and Stability, Volume 90, N°2, 2005, 363-373.It can be measured by proton NMR in DMSO D6, according to the protocol described in the article: “Reactivity of isocyanates with urethanes: Conditions for allophanate formation”, Lapprand et al. , Polymer Degradation and Stability , Volume 90, No. 2, 2005, 363-373.
De manière avantageuse, le TPU est semi-cristallin. Sa température de fusion Tf est de préférence comprise en 100°C et 230°C, de préférence encore entre 120°C et 200°C. La température de fusion peut être mesurée selon la norme ISO 11357-3 Plastics - Differential scanning calorimetry (DSC) Part 3.Advantageously, the TPU is semi-crystalline. Its melting temperature Tf is preferably between 100°C and 230°C, more preferably between 120°C and 200°C. The melting temperature can be measured according to the ISO 11357-3 Plastics - Differential scanning calorimetry (DSC) Part 3 standard.
De manière avantageuse, le TPU peut être un TPU recyclé et/ou un TPU partiellement ou complétement biosourcé.Advantageously, the TPU can be a recycled TPU and/or a partially or completely bio-based TPU.
Avantageusement, le TPU a un indice de fluidité à chaud (ou MFI pour «Melt Flow Index») valant de 10 à 100 g/10 min, de préférence de 25 à 80 g/10 min, plus préférentiellement de 35 à 65 g/10 min. En particulier l’indice de fluidité à chaud du TPU peut être de 10 à 25 g/10 min, ou de 25 à 35 g/10 min, ou de 35 à 45 g/10 min, ou de 45 à 55 g/10 min, ou de 55 à 65 g/10 min, ou de 65 à 80 g/10 min, ou de 80 à 100 g/10 min. L’indice de fluidité à chaud est mesuré à 200°C sous une charge de 10 kg, selon la norme ASTM D1238.Advantageously, the TPU has a melt flow index (or MFI) of 10 to 100 g/10 min, preferably 25 to 80 g/10 min, more preferably 35 to 65 g/10 min. In particular, the melt flow index of the TPU may be 10 to 25 g/10 min, or 25 to 35 g/10 min, or 35 to 45 g/10 min, or 45 to 55 g/10 min, or 55 to 65 g/10 min, or 65 to 80 g/10 min, or 80 to 100 g/10 min. The melt flow index is measured at 200°C under a load of 10 kg, according to standard ASTM D1238.
De préférence, le TPU a une dureté Shore D inférieure ou égale à 75, plus préférentiellement inférieure ou égale à 65. En particulier, le TPU utilisé dans l’invention peut présenter une dureté de 65 Shore A à 70 Shore D, de préférence de 75 Shore A à 60 Shore D. Les mesures de dureté peuvent être effectuées selon la norme ISO 7619-1.Preferably, the TPU has a Shore D hardness of less than or equal to 75, more preferably less than or equal to 65. In particular, the TPU used in the invention may have a hardness of 65 Shore A to 70 Shore D, preferably of 75 Shore A to 60 Shore D. The hardness measurements can be carried out according to the ISO 7619-1 standard.
Avantageusement, le TPU a une concentration en fonction OH de 0,002 meq/g à.0,6 meq/g, de préférence de 0,01 meq/g à 0,4 meq/g, de préférence encore de 0,03 meq/g à 0,2 meq/g. Dans des modes de réalisation, le TPU a une concentration en fonction OH de 0,002 à 0,005 meq/g, ou de 0,005 à 0,01 meq/g, ou de 0,01 à 0,02 meq/g, ou de 0,02 à 0,04 meq/g, ou de 0,04 à 0,06 meq/g, ou de 0,06 à 0,08 meq/g, ou de 0,08 à 0,1 meq/g, ou de 0,1 à 0,2 meq/g, ou de 0,2 à 0,3 meq/g, ou de 0,3 à 0,4 meq/g, ou de 0,4 à 0,5 meq/g, ou de 0,5 à 0,6 meq/g. La concentration en fonction OH peut être déterminée en RMN du proton dans le DMSO D6, selon le protocole décrit dans l’article ci-dessous : « Reactivity of isocyanates with urethanes: Conditions for allophanate formation », Lapprandet al.,Polymer Degradation and Stability, Volume 90, N°2, 2005, 363-373.Advantageously, the TPU has a concentration as an OH function of 0.002 meq/g to 0.6 meq/g, preferably of 0.01 meq/g to 0.4 meq/g, more preferably of 0.03 meq/g to 0.2 meq/g. In embodiments, the TPU has an OH concentration of 0.002 to 0.005 meq/g, or 0.005 to 0.01 meq/g, or 0.01 to 0.02 meq/g, or 0.02 to 0.04 meq/g, or 0.04 to 0.06 meq/g, or 0.06 to 0.08 meq/g, or 0.08 to 0.1 meq/g, or 0.1 to 0.2 meq/g, or 0.2 to 0.3 meq/g, or 0.3 to 0.4 meq/g, or 0.4 to 0.5 meq/g, or 0.5 to 0.6 meq/g. The concentration in OH function can be determined by proton NMR in DMSO D6, according to the protocol described in the article below: “Reactivity of isocyanates with urethanes: Conditions for allophanate formation”, Lapprand et al. , Polymer Degradation and Stability , Volume 90, No. 2, 2005, 363-373.
Très avantageusement, le TPU n’est pas réticulé.Very advantageously, the TPU is not crosslinked.
Avantageusement, la quantité en blocs polyamides dans la mousse est d’au moins 15 % en poids, de préférence d’au moins 20 % en poids, de préférence encore d’au moins 25 % en poids, de préférence encore d’au moins 30 % en poids, de préférence encore d’au moins 35 % en poids (par rapport au poids total de la mousse). La quantité en blocs polyamides dans la mousse peut être déterminée en RMN du proton dans un mélange TFA/CDCl3(1/4 v/v), de préférence à l’aide d’un spectromètre Brucker AM 500, selon le protocole décrit dans l’article « Synthesis and characterization of poly(copolyethers-block-polyamides) - II. Characterization and properties of the multiblock copolymers », Maréchalet al.,Polymer, Volume 41, 2000, 3561–3580 (l’attribution des signaux étant réalisée en utilisant la figure 5 dudit article).Advantageously, the amount of polyamide blocks in the foam is at least 15% by weight, preferably at least 20% by weight, more preferably at least 25% by weight, more preferably at least 30% by weight, more preferably at least 35% by weight (relative to the total weight of the foam). The amount of polyamide blocks in the foam can be determined by proton NMR in a TFA/CDCl 3 mixture (1/4 v/v), preferably using a Brucker AM 500 spectrometer, according to the protocol described in the article "Synthesis and characterization of poly(copolyethers-block-polyamides) - II. Characterization and properties of the multiblock copolymers", Maréchal et al. , Polymer , Volume 41, 2000, 3561–3580 (the assignment of the signals being carried out using FIG. 5 of said article).
La quantité en blocs rigides du polyuréthane thermoplastique dans la mousse est de préférence inférieure ou égale à 50 % en poids, de préférence encore inférieure ou égale à 35 % en poids, de préférence encore inférieure ou égale à 25 % en poids, de préférence encore inférieure ou égale à 15 % en poids, par rapport au poids total de la mousse. La quantité en blocs rigides du polyuréthane thermoplastique dans la mousse peut être mesurée en RMN du proton dans le DMSO D6, selon le protocole décrit dans l’article : « Reactivity of isocyanates with urethanes: Conditions for allophanate formation », Lapprandet al.,Polymer Degradation and Stability, Volume 90, N°2, 2005, 363-373.The amount of rigid blocks of the thermoplastic polyurethane in the foam is preferably less than or equal to 50% by weight, more preferably less than or equal to 35% by weight, more preferably less than or equal to 25% by weight, more preferably less than or equal to 15% by weight, relative to the total weight of the foam. The amount of rigid blocks of the thermoplastic polyurethane in the foam can be measured by proton NMR in DMSO D6, according to the protocol described in the article: "Reactivity of isocyanates with urethanes: Conditions for allophanate formation", Lapprand et al. , Polymer Degradation and Stability , Volume 90, No. 2, 2005, 363-373.
Les quantités indiquées ci-dessus permettent d’obtenir une plus faible densité, une plus grande souplesse et une meilleure résilience de rebondissement, de la mousse.The amounts listed above result in a lower density, greater softness and better rebound resilience of the foam.
La mousse selon l’invention comprend de préférence de 40 à 95 % en poids de PEBA, et de 5 à 60 % en poids de TPU, plus préférentiellement de 50 à 90 % en poids de PEBA, et de 10 à 50 % en poids de TPU, par rapport au poids total de la mousse. Plus avantageusement, la mousse selon l’invention comprend de 55 à 80 % en poids de PEBA, et de 20 à 45 % en poids de TPU, plus préférentiellement de 60 à 75 % en poids de PEBA, et de 25 à 40 % en poids de TPU, par rapport au poids total de la mousse. Dans des modes de réalisation, la mousse comprend de 40 à 45 % en poids de PEBA, et de 55 à 60 % en poids TPU, ou de 45 à 50 % en poids de PEBA, et de 55 à 50 % en poids de TPU, ou de 50 à 55 % en poids de PEBA, et de 45 à 50 % en poids de TPU, ou de 55 à 60 % en poids de PEBA, et de 40 à 45 % en poids de TPU, ou de 60 à 65 % en poids de PEBA, et de 35 à 40 % en poids de TPU, ou de 65 à 70 % en poids de PEBA, et de 30 à 35 % en poids de TPU, ou de 70 à 75 % en poids de PEBA, et de 25 à 30 % en poids de TPU, ou de 75 à 80 % en poids de PEBA, et de 20 à 25 % en poids de TPU, ou de 80 à 85 % en poids de PEBA, et de 15 à 20 % en poids de TPU, ou de 85 à 90 % en poids de PEBA, et de 10 à 15 % en poids de TPU, ou de 90 à 95 % en poids de PEBA, et de 5 à 10 % en poids de TPU, par rapport au poids total de la mousse.The foam according to the invention preferably comprises from 40 to 95% by weight of PEBA, and from 5 to 60% by weight of TPU, more preferably from 50 to 90% by weight of PEBA, and from 10 to 50% by weight of TPU, relative to the total weight of the foam. More advantageously, the foam according to the invention comprises from 55 to 80% by weight of PEBA, and from 20 to 45% by weight of TPU, more preferably from 60 to 75% by weight of PEBA, and from 25 to 40% by weight of TPU, relative to the total weight of the foam. In embodiments, the foam comprises 40-45 wt% PEBA, and 55-60 wt% TPU, or 45-50 wt% PEBA, and 55-50 wt% TPU, or 50-55 wt% PEBA, and 45-50 wt% TPU, or 55-60 wt% PEBA, and 40-45 wt% TPU, or 60-65 wt% PEBA, and 35-40 wt% TPU, or 65-70 wt% PEBA, and 30-35 wt% TPU, or 70-75 wt% PEBA, and 25-30 wt% TPU, or 75-80 wt% PEBA, and 20 to 25% by weight of TPU, or 80 to 85% by weight of PEBA, and 15 to 20% by weight of TPU, or 85 to 90% by weight of PEBA, and 10 to 15% by weight of TPU, or 90 to 95% by weight of PEBA, and 5 to 10% by weight of TPU, based on the total weight of the foam.
De manière avantageuse, la mousse contient une teneur totale en blocs souples du ou des PEBA et du ou des TPU comprise entre 30 et 80 % en poids, de préférence entre 40 % et 75 % en poids, par rapport au poids total de la mousse. La teneur totale en blocs souples peut être déterminée par résonance magnétique nucléaire (RMN), tel que décrit ci-dessus. En particulier, ces blocs souples comprennent les blocs polyéthers du PEBA et les blocs souples du TPU.Advantageously, the foam contains a total content of soft blocks of the PEBA(s) and the TPU(s) of between 30 and 80% by weight, preferably between 40% and 75% by weight, relative to the total weight of the foam. The total content of soft blocks can be determined by nuclear magnetic resonance (NMR), as described above. In particular, these soft blocks comprise the polyether blocks of the PEBA and the soft blocks of the TPU.
Le rapport molaire des fonctions uréthanes sur les fonctions amines NH2de l’ensemble constitué du au moins un copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers comprenant des bouts de chaîne amines et du au moins un polyuréthane thermoplastique, dans la mousse selon l’invention, peut valoir de 15 à 350, de préférence de 25 à 250, de manière encore plus préférée de 40 à 200. Les concentrations en fonction amines et en fonction uréthanes peuvent être déterminées en RMN 13C dans le DMSO D6 comme décrit dans l’article ci-dessous : « Reactivity of isocyanates with urethanes: Conditions for allophanate formation », Lapprandet al.,Polymer Degradation and Stability, Volume 90, N°2, 2005, 363-373.The molar ratio of the urethane functions to the NH 2 amine functions of the assembly consisting of at least one copolymer with polyamide blocks and polyether blocks comprising amine chain ends and at least one thermoplastic polyurethane, in the foam according to the invention, may be from 15 to 350, preferably from 25 to 250, even more preferably from 40 to 200. The concentrations of amine functions and urethane functions can be determined by 13C NMR in DMSO D6 as described in the article below: “Reactivity of isocyanates with urethanes: Conditions for allophanate formation”, Lapprand et al. , Polymer Degradation and Stability , Volume 90, No. 2, 2005, 363-373.
Avantageusement, la mousse de TPU et de PEBA selon l’invention comprend au moins une partie du total de copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers lié de manière covalente à du polyuréthane thermoplastique par une fonction urée.Advantageously, the TPU and PEBA foam according to the invention comprises at least part of the total of polyamide block and polyether block copolymer covalently linked to thermoplastic polyurethane by a urea function.
De préférence, la mousse selon l’invention a une concentration en fonction urée de 0,001 meq/g à 0,1 meq/g, de préférence de 0,003 meq/g à 0,08 meq/g, de préférence encore de 0,005 meq/g à 0,05 meq/g. La concentration en fonction urée dans la mousse peut valoir de 0,001 à 0,005 meq/g, ou de 0,005 à 0,01 meq/g, ou de 0,01 à 0,02 meq/g, ou de 0,02 à 0,03 meq/g, ou de 0,03 à 0,04 meq/g, ou de 0,04 à 0,05 meq/g, ou de 0,05 à 0,08 meq/g, ou de 0,08 à 0,1 meq/g. La concentration en fonction urée peut être mesurée en RMN 13C dans le DMSO D6, comme décrit dans l’article « Reactivity of isocyanates with urethanes: Conditions for allophanate formation », Lapprandet al.,Polymer Degradation and Stability, Volume 90, N°2, 2005, 363-373. Les signaux correspondant aux groupements carbonyles de fonctions uréthanes et urées sont intégrés afin de déterminer un taux de fonction urée, et l’attribution des signaux est faite à l’aide de la figure 6 dudit article.Preferably, the foam according to the invention has a urea function concentration of 0.001 meq/g to 0.1 meq/g, preferably of 0.003 meq/g to 0.08 meq/g, more preferably of 0.005 meq/g to 0.05 meq/g. The urea function concentration in the foam may be from 0.001 to 0.005 meq/g, or from 0.005 to 0.01 meq/g, or from 0.01 to 0.02 meq/g, or from 0.02 to 0.03 meq/g, or from 0.03 to 0.04 meq/g, or from 0.04 to 0.05 meq/g, or from 0.05 to 0.08 meq/g, or from 0.08 to 0.1 meq/g. The urea function concentration can be measured by 13C NMR in DMSO D6, as described in the article "Reactivity of isocyanates with urethanes: Conditions for allophanate formation", Lapprand et al. , Polymer Degradation and Stability , Volume 90, No. 2, 2005, 363-373. The signals corresponding to the carbonyl groups of urethane and urea functions are integrated in order to determine a urea function rate, and the assignment of the signals is made using Figure 6 of said article.
De préférence, la partie du copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers lié de manière covalente à du polyuréthane thermoplastique par une fonction urée représente 10 % ou moins en poids, de préférence encore 5 % ou moins en poids, de préférence encore 3 % ou moins en poids, plus préférentiellement 2 % ou moins en poids, de la quantité du copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers.Preferably, the portion of the polyamide block and polyether block copolymer covalently bonded to thermoplastic polyurethane by a urea function represents 10% or less by weight, more preferably 5% or less by weight, more preferably 3% or less by weight, more preferably 2% or less by weight, of the amount of the polyamide block and polyether block copolymer.
La mousse selon l’invention peut consister essentiellement en, ou consister en, l’au moins un copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers et en l’au moins un polyuréthane thermoplastique et optionnellement un agent d’expansion, dans la matrice de la mousse et/ou dans les pores de la mousse, notamment s’il s’agit d’une mousse à pores fermés. La matrice de la mousse peut consister essentiellement en, ou consister en, l’au moins un TPU et l’au moins un PEBA. La mousse peut également comprendre des produits de dégradation d’un agent d’expansion (en particulier dans sa matrice), en particulier lorsqu’un agent d’expansion chimique a été utilisé pour former la mousse.The foam according to the invention may consist essentially of, or consist of, the at least one polyamide block and polyether block copolymer and the at least one thermoplastic polyurethane and optionally a blowing agent, in the matrix of the foam and/or in the pores of the foam, in particular if it is a closed-pore foam. The matrix of the foam may consist essentially of, or consist of, the at least one TPU and the at least one PEBA. The foam may also comprise degradation products of a blowing agent (in particular in its matrix), in particular when a chemical blowing agent has been used to form the foam.
Alternativement, la mousse peut comprendre un ou plusieurs additifs, par exemple des copolymères d’éthylène et acétate de vinyle ou EVA (par exemple ceux commercialisés sous le nom d’Evatane® par SK Chemical), ou des copolymères d’éthylène et d’acrylate, ou des copolymères d’éthylène et d’alkyl(méth)acrylate, par exemple ceux commercialisé sous le nom de Lotryl® par SK Chemical. Ces additifs peuvent permettre d’ajuster la dureté de la pièce moussée, son aspect et son confort. D’autres additifs appropriés pour l’invention incluent les pigments (tels que TiO2et autres pigments colorés compatibles), les promoteurs d'adhésion (pour améliorer l'adhérence de la mousse à d'autres matériaux), les charges (par exemple, carbonate de calcium, sulfate de baryum et/ou oxyde de silicium), les agents de nucléation (en particulier sous forme pure ou sous forme concentrée, par exemple CaCO3, ZnO, SiO2, ou des combinaisons de deux ou plus de ceux-ci), les caoutchoucs (pour améliorer l'élasticité caoutchouteuse, comme le caoutchouc naturel, le SBR, le polybutadiène et/ou les terpolymères d'éthylène propylène), les stabilisants (par exemple, les antioxydants, les absorbeurs d'UV et/ou les retardateurs de flamme), les additifs pour améliorer la processabilité («processing aids» en anglais) (par exemple, l’acide stéarique), les antioxydants, notamment les antioxydants phénoliques tels que IRGANOX de Ciba Geigy Inc. Les additifs peuvent être présents dans une teneur de 0 à 30 % en poids, préférentiellement de 0,1 à 20 % en poids, de préférence encore de 0,2 % à 10 % en poids, par rapport au poids total de la mousse.Alternatively, the foam may comprise one or more additives, for example ethylene vinyl acetate copolymers or EVA (for example those marketed under the name Evatane® by SK Chemical), or ethylene acrylate copolymers, or ethylene alkyl(meth)acrylate copolymers, for example those marketed under the name Lotryl® by SK Chemical. These additives may allow the hardness of the foamed part to be adjusted, its appearance and its comfort. Other additives suitable for the invention include pigments (such as TiO 2 and other compatible colored pigments), adhesion promoters (to improve the adhesion of the foam to other materials), fillers (e.g., calcium carbonate, barium sulfate and/or silicon oxide), nucleating agents (particularly in pure or concentrated form, e.g., CaCO 3 , ZnO, SiO 2 , or combinations of two or more thereof), rubbers (to improve rubber elasticity, such as natural rubber, SBR, polybutadiene and/or ethylene propylene terpolymers), stabilizers (e.g., antioxidants, UV absorbers and/or flame retardants), processing aids (e.g., stearic acid), antioxidants, including phenolic antioxidants such as IRGANOX from Ciba Geigy Inc. The additives may be present in a content of 0 to 30% by weight, preferably 0.1 to 20% by weight, more preferably 0.2% to 10% by weight, relative to the total weight of the foam.
La mousse selon l’invention présente de préférence une densité inférieure ou égale à 800 kg/m3, de préférence encore inférieure ou égale à 600 kg/m3, plus préférentiellement inférieure ou égale à 400 kg/m3, encore plus préférentiellement inférieure ou égale à 300 kg/m3, et de manière particulièrement préférée inférieure ou égale à 230 kg/m3. Elle peut par exemple présenter une densité de 25 à 600 kg/m3, et de manière plus particulièrement préférée de 50 à 300 kg/m3. La densité de la mousse peut valoir de 25 à 100 kg/m3, ou de 100 à 200 kg/m3, ou de 200 à 250 kg/m3, ou de 250 à 300 kg/m3, ou de 300 à 400 kg/m3, ou de 400 à 500 kg/m3, ou de 500 à 600 kg/m3, ou de 600 à 800 kg/m3. Le contrôle de la densité peut être réalisé par une adaptation des paramètres du procédé de fabrication. La densité peut être mesurée à 23°C selon la norme ISO 1183-1.The foam according to the invention preferably has a density less than or equal to 800 kg/m 3 , more preferably less than or equal to 600 kg/m 3 , more preferably less than or equal to 400 kg/m 3 , even more preferably less than or equal to 300 kg/m 3 , and particularly preferably less than or equal to 230 kg/m 3 . It may for example have a density of 25 to 600 kg/m 3 , and more particularly preferably of 50 to 300 kg/m 3 . The density of the foam can be from 25 to 100 kg/ m3 , or from 100 to 200 kg/ m3 , or from 200 to 250 kg/ m3 , or from 250 to 300 kg/ m3 , or from 300 to 400 kg/ m3 , or from 400 to 500 kg/ m3 , or from 500 to 600 kg/ m3 , or from 600 to 800 kg/ m3 . Density control can be achieved by adapting the manufacturing process parameters. Density can be measured at 23°C according to ISO 1183-1.
De préférence, la mousse selon l’invention a une dureté Asker C de 20 à 90, de préférence de 25 à 70. Notamment, la dureté Asker C de la mousse peut être de 20 à 25, ou de 25 à 30, ou de 30 à 40, ou de 40 à 50, ou de 50 à 60, ou de 60 à 70, ou de 70 à 80, ou de 80 à 90. La dureté Asker C peut être déterminée à 23°C, après 15 secondes, selon la norme ISO 7619-1.Preferably, the foam according to the invention has an Asker C hardness of 20 to 90, preferably 25 to 70. In particular, the Asker C hardness of the foam may be 20 to 25, or 25 to 30, or 30 to 40, or 40 to 50, or 50 to 60, or 60 to 70, or 70 to 80, or 80 to 90. The Asker C hardness may be determined at 23°C, after 15 seconds, according to the ISO 7619-1 standard.
De préférence, la mousse présente une résilience de rebondissement supérieure ou égale à 50 %, de préférence supérieure ou égale à 55 %. La résilience de rebondissement est mesurée selon la norme ISO 8307:2007 mais en utilisant une bille de 18,8 g.Preferably, the foam has a rebound resilience greater than or equal to 50%, preferably greater than or equal to 55%. The rebound resilience is measured according to ISO 8307:2007 but using an 18.8 g ball.
De préférence, cette mousse présente une déformation rémanente en compression selon la norme ISO 7214, inférieure ou égale à 65 %, de préférence inférieure ou égale à 50 %, par exemple inférieure ou égale à 45 %, ou inférieure ou égale à 40 %, ou inférieure ou égale à 35 %. La déformation rémanente est mesurée après une compression de 25 % appliquée pendant 70h à 23°C suivie d’une relaxation pendant 30 minutes.Preferably, this foam has a compression set according to ISO 7214, less than or equal to 65%, preferably less than or equal to 50%, for example less than or equal to 45%, or less than or equal to 40%, or less than or equal to 35%. The compression set is measured after a compression of 25% applied for 70 hours at 23°C followed by relaxation for 30 minutes.
De préférence, cette mousse présente également d’excellentes propriétés de tenue en fatigue et d’amortissement.Preferably, this foam also exhibits excellent fatigue resistance and damping properties.
De préférence, cette mousse présente également une bonne résistance à la déchirure et à la propagation de fissure.Preferably, this foam also exhibits good resistance to tearing and crack propagation.
La mousse selon l’invention peut être utilisée pour fabriquer des équipements de sport, tels que des semelles de chaussures de sport, de chaussures de ski, des semelles intermédiaires, des semelles intérieures, ou encore des composants fonctionnels de semelles, sous forme d’inserts dans différentes parties de la semelle (talon ou voute plantaire par exemple), ou encore des composants des dessus de chaussures sous forme de renforts ou d’inserts dans la structure du dessus de chaussure, sous forme de protections.The foam according to the invention can be used to manufacture sports equipment, such as soles of sports shoes, ski boots, midsoles, insoles, or even functional components of soles, in the form of inserts in different parts of the sole (heel or arch of the foot for example), or even components of shoe uppers in the form of reinforcements or inserts in the structure of the shoe upper, in the form of protections.
Elle peut également être utilisée pour fabriquer des ballons, des gants de sport (par exemple des gants de football), des composants de balles de golf, des raquettes, des éléments de protection (gilets, éléments intérieurs de casques, de coques…).It can also be used to make balls, sports gloves (e.g. football gloves), golf ball components, rackets, protective elements (vests, interior elements of helmets, shells, etc.).
La mousse selon l’invention présente des propriétés anti-chocs, anti-vibrations et anti-bruit intéressantes, combinés avec des propriétés haptiques adaptées aux biens d’équipements. Elle peut donc aussi être utilisée pour la fabrication de semelles de rails de chemin de fer, ou de diverses pièces dans l’industrie automobile, dans les transports, dans les équipements électriques et électroniques, dans la construction ou dans l’industrie manufacturière.The foam according to the invention has interesting anti-shock, anti-vibration and anti-noise properties, combined with haptic properties suitable for capital goods. It can therefore also be used for the manufacture of railway track soles, or various parts in the automotive industry, in transport, in electrical and electronic equipment, in construction or in the manufacturing industry.
Selon des modes de réalisation avantageux, les objets en mousse selon l’invention peuvent être aisément recyclés, par exemple en les fondant dans une extrudeuse équipée d’une sortie de dégazage (optionnellement après les avoir découpés en morceaux).According to advantageous embodiments, the foam objects according to the invention can be easily recycled, for example by melting them in an extruder equipped with a degassing outlet (optionally after having cut them into pieces).
La mousse selon l’invention peut être préparée en mélangeant une composition polymère comprenant au moins un TPU et au moins un PEBA comprenant des bouts de chaîne amines avec un agent d’expansion (et optionnellement avec un ou plusieurs additifs), puis en réalisant une étape de moussage.The foam according to the invention can be prepared by mixing a polymer composition comprising at least one TPU and at least one PEBA comprising amine chain ends with a blowing agent (and optionally with one or more additives), then carrying out a foaming step.
L’agent d’expansion peut être un agent chimique ou physique, ou peut également consister en tout type d’objet creux ou tout type de microsphère expansible. De préférence, il s’agit d’un agent physique, tel que par exemple le diazote ou le dioxyde de carbone, ou un hydrocarbure, chlorofluorocarbure, hydrochlorocarbure, hydrofluorocarbure ou hydrochlorofluorocarbure (saturé ou insaturé) ou un mélange de ceux-ci. Par exemple, le butane ou le pentane peuvent être utilisés. De préférence aussi, il peut aussi s’agir d’un agent chimique comme par exemple de l’azodicarbonamide ou des mélanges à base d’acide citrique et d’hydrogénocarbonate de sodium (NaHCO3) (tel que le produit de la gamme Hydrocerol® de Clariant).The blowing agent may be a chemical or physical agent, or may also consist of any type of hollow object or any type of expandable microsphere. Preferably, it is a physical agent, such as for example dinitrogen or carbon dioxide, or a hydrocarbon, chlorofluorocarbon, hydrochlorocarbon, hydrofluorocarbon or hydrochlorofluorocarbon (saturated or unsaturated) or a mixture thereof. For example, butane or pentane may be used. Also preferably, it may also be a chemical agent such as for example azodicarbonamide or mixtures based on citric acid and sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ) (such as the product from the Hydrocerol® range from Clariant).
Dans des modes de réalisation, on utilise un agent d’expansion physique et celui-ci est mélangé avec la composition polymère à l’état fondu. L’agent d’expansion physique peut se présenter sous forme liquide ou supercritique et est ensuite converti en phase gazeuse lors de l’étape de moussage. Le moussage peut être provoqué par une baisse de pression, par exemple résultant de la sortie d’une extrudeuse.In embodiments, a physical blowing agent is used and is mixed with the polymer composition in a molten state. The physical blowing agent may be in liquid or supercritical form and is then converted to a gas phase during the foaming step. Foaming may be caused by a pressure drop, for example resulting from the exit of an extruder.
Avantageusement, le mélange de la composition polymère et de l’agent d’expansion est injecté dans un moule et le moussage est effectué dans le moule. Le moussage peut être provoqué par l’ouverture du moule, par sous-dosage, par l’application d’une contre-pression de gaz, par un moule respirant ou par un moule équipé d’un système Variotherm®. Ces techniques permettent de produire directement des objets moussés tridimensionnels aux géométries complexes. Il s’agit également de techniques relativement simples à mettre en œuvre, notamment par rapport à certains procédés de fusion de particules moussées : en effet, le remplissage du moule par des granulés moussés de polymère puis la fusion des particules pour assurer une tenue mécanique des pièces sans détruire la structure de la mousse sont des opérations complexes.Advantageously, the mixture of the polymer composition and the blowing agent is injected into a mold and foaming is carried out in the mold. Foaming can be caused by opening the mold, by underdosing, by applying gas counter-pressure, by a breathable mold or by a mold equipped with a Variotherm® system. These techniques make it possible to directly produce three-dimensional foamed objects with complex geometries. They are also relatively simple techniques to implement, particularly compared to certain foamed particle fusion processes: in fact, filling the mold with foamed polymer granules and then melting the particles to ensure mechanical strength of the parts without destroying the structure of the foam are complex operations.
Dans des modes de réalisation alternatifs, la composition polymère est mise en œuvre afin de créer une préforme. Celle-ci peut être préparée par des procédés de compression moulage, d’extrusion, d’injection moulage, de lamination ou d’impression 3D. Préférentiellement la préforme est produite par extrusion ou injection moulage. Cette préforme, à l’état solide, est mise en contact avec un agent d’expansion physique sous forme gazeuse ou supercritique. L’agent d’expansion physique imprègne la préforme solide, de préférence grâce à l’application d’une surpression. De préférence, le moussage est réalisé dans un autoclave, préférentiellement à une température légèrement inférieure au point de fusion de la composition polymère. Préférentiellement, la pression au sein de l’autoclave est maintenue entre 0,20 et 50 MPa au cours du moussage. Avantageusement, le moussage de la préforme est contenu dans d’un moule.In alternative embodiments, the polymer composition is implemented in order to create a preform. This can be prepared by compression molding, extrusion, injection molding, lamination or 3D printing processes. Preferably, the preform is produced by extrusion or injection molding. This preform, in the solid state, is brought into contact with a physical expansion agent in gaseous or supercritical form. The physical expansion agent impregnates the solid preform, preferably by applying an overpressure. Preferably, the foaming is carried out in an autoclave, preferably at a temperature slightly below the melting point of the polymer composition. Preferably, the pressure within the autoclave is maintained between 0.20 and 50 MPa during the foaming. Advantageously, the foaming of the preform is contained in a mold.
D’autres techniques de moussage utilisables sont notamment le moussage en « batch », le moussage en extrusion, tel que le moussage en extrusion monovis ou bi-vis, et le moussage avec micro-ondes.Other foaming techniques that can be used include batch foaming, extrusion foaming, such as single-screw or twin-screw extrusion foaming, and microwave foaming.
De manière particulièrement préférée, la composition polymère comprenant le TPU et le PEBA est préparée préalablement à son mélange avec l’agent d’expansion. De préférence, la composition polymère est un alliage de TPU et PEBA. Par «alliage», on entend un mélange homogène (macroscopiquement, c’est-à-dire à l’œil nu).Particularly preferably, the polymer composition comprising the TPU and the PEBA is prepared prior to its mixing with the blowing agent. Preferably, the polymer composition is an alloy of TPU and PEBA. By " alloy " is meant a homogeneous mixture (macroscopically, i.e. to the naked eye).
Selon une première variante avantageuse, la composition polymère peut être préparée par un procédé comprenant une étape de mélange du copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers comprenant des bouts de chaîne amines et du polyuréthane thermoplastique à l’état fondu. Un tel procédé de préparation permet, dans certaines conditions de température et de temps de mélange, qu’une réaction ait lieu entre les fonctions amines d’une partie du copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers et les fonctions uréthane du TPU, ce qui améliore la compatibilité entre le copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers et le polyuréthane thermoplastiqueAccording to a first advantageous variant, the polymer composition can be prepared by a process comprising a step of mixing the polyamide block copolymer and the polyether block copolymer comprising amine chain ends and the thermoplastic polyurethane in the molten state. Such a preparation process allows, under certain temperature and mixing time conditions, for a reaction to take place between the amine functions of a portion of the polyamide block copolymer and the polyether block copolymer and the urethane functions of the TPU, which improves the compatibility between the polyamide block copolymer and the polyether block copolymer and the thermoplastic polyurethane.
Le mélange de TPU et PEBA peut avoir lieu dans tout dispositif de mélangeage, de malaxage ou d’extrusion des matières plastiques à l’état fondu connu de l’homme du métier, tel qu’un mélangeur interne, un mélangeur à cylindre, une extrudeuse, tel qu’une extrudeuse monovis ou une extrudeuse bi-vis contra- ou corotatives, un co-malaxeur, tel qu’un co-malaxeur continu, ou un réacteur agité. De préférence, le mélange a lieu dans une extrudeuse ou un co-malaxeur, plus préférentiellement dans une extrudeuse, encore plus préférentiellement dans une extrudeuse bi-vis.The mixing of TPU and PEBA can take place in any device for mixing, kneading or extruding plastic materials in the molten state known to those skilled in the art, such as an internal mixer, a cylinder mixer, an extruder, such as a single-screw extruder or a contra- or co-rotating twin-screw extruder, a co-kneader, such as a continuous co-kneader, or a stirred reactor. Preferably, the mixing takes place in an extruder or a co-kneader, more preferably in an extruder, even more preferably in a twin-screw extruder.
De préférence, le mélange est effectué à une température supérieure ou égale à 160°C, de préférence de 160 à 300°C, de préférence encore de 180 à 260°C. Ces gammes de température permettent une réaction optimale entre le copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers comprenant des bouts de chaîne amines et le polyuréthane thermoplastique, et donc une meilleure compatibilité des deux polymères.Preferably, the mixing is carried out at a temperature greater than or equal to 160°C, preferably from 160 to 300°C, more preferably from 180 to 260°C. These temperature ranges allow an optimal reaction between the copolymer with polyamide blocks and polyether blocks comprising amine chain ends and the thermoplastic polyurethane, and therefore better compatibility of the two polymers.
Avantageusement, le mélange est effectué pendant une durée de 30 secondes à 15 minutes, de préférence de 40 secondes à 10 minutes. De préférence, le mélange est effectué sous agitation. Ces conditions de mélange permettent une réaction optimale entre le copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers comprenant des bouts de chaîne amines et le polyuréthane thermoplastique, et donc une meilleure compatibilité des deux polymères.Advantageously, the mixing is carried out for a period of 30 seconds to 15 minutes, preferably 40 seconds to 10 minutes. Preferably, the mixing is carried out with stirring. These mixing conditions allow an optimal reaction between the polyamide block copolymer and the polyether block copolymer comprising amine chain ends and the thermoplastic polyurethane, and therefore better compatibility of the two polymers.
L’étape de mélange du TPU avec le PEBA peut comprendre le mélange du copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers comprenant des bouts de chaîne amines et du polyuréthane thermoplastique, à l’état fondu, avec des additifs.The step of blending the TPU with the PEBA may comprise blending the polyamide block copolymer and the polyether block copolymer comprising amine chain ends and the thermoplastic polyurethane, in the molten state, with additives.
Selon une autre variante avantageuse, la composition polymère peut être préparée par introduction du copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers comprenant des bouts de chaîne amines lors de la synthèse du polyuréthane thermoplastique. Dans un tel procédé de préparation, le copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers comprenant des bouts de chaîne amines est utilisé en tant que composé réactif avec l’isocyanate (tel que décrit ci-dessus dans la section «Polyuréthane thermoplastique (TPU)»), optionnellement en addition d’un autre composé réactif avec l’isocyanate, de préférence un polyol tel que décrit ci-dessus.According to another advantageous variant, the polymer composition can be prepared by introducing the polyamide block copolymer and the polyether block copolymer comprising amine chain ends during the synthesis of the thermoplastic polyurethane. In such a preparation method, the polyamide block copolymer and the polyether block copolymer comprising amine chain ends is used as an isocyanate-reactive compound (as described above in the section " Thermoplastic polyurethane (TPU) "), optionally in addition to another isocyanate-reactive compound, preferably a polyol as described above.
Ainsi, le procédé de préparation peut comprendre les étapes de :
- introduction dans un réacteur des précurseurs du polyuréthane thermoplastique (c’est-à-dire au moins un polyisocyanate, au moins un allongeur de chaine, et optionnellement au moins un composé réactif avec l’isocyanate) ;
- introduction dans le réacteur du copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers comprenant des bouts de chaîne amines ; et
- synthèse du polyuréthane thermoplastique dans le réacteur en présence du copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers comprenant des bouts de chaîne amines, de sorte à obtenir la composition polymère.
- introduction into a reactor of the precursors of thermoplastic polyurethane (i.e. at least one polyisocyanate, at least one chain extender, and optionally at least one compound reactive with the isocyanate);
- introduction into the reactor of the copolymer with polyamide blocks and polyether blocks comprising amine chain ends; and
- synthesis of thermoplastic polyurethane in the reactor in the presence of the copolymer with polyamide blocks and polyether blocks comprising amine chain ends, so as to obtain the polymer composition.
Un tel procédé de préparation permet la réaction des fonctions amines NH2d’une partie du copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers avec les fonctions isocyanates d’une partie du polyisocyanate lors de la synthèse du polyuréthane thermoplastique, conduisant à la formation de liaisons covalentes entre le copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers et le thermoplastique polyuréthane, ce qui améliore la compatibilité entre le copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers et le polyuréthane thermoplastique.Such a preparation method allows the reaction of the NH 2 amine functions of a portion of the polyamide block and polyether block copolymer with the isocyanate functions of a portion of the polyisocyanate during the synthesis of the thermoplastic polyurethane, leading to the formation of covalent bonds between the polyamide block and polyether block copolymer and the thermoplastic polyurethane, which improves the compatibility between the polyamide block and polyether block copolymer and the thermoplastic polyurethane.
Les étapes d’introduction des précurseurs du polyuréthane thermoplastique et d’introduction du copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers comprenant des bouts de chaîne amines peuvent être simultanées ou réalisées dans n’importe quel ordre. Un catalyseur, en particulier tel que décrit ci-dessus, peut également être introduit dans le réacteur.The steps of introducing the precursors of the thermoplastic polyurethane and of introducing the copolymer containing polyamide blocks and polyether blocks comprising amine chain ends may be simultaneous or carried out in any order. A catalyst, in particular as described above, may also be introduced into the reactor.
Le réacteur peut être un réacteur batch, un réacteur agité, un mélangeur statique, un mélangeur interne, un mélangeur à cylindre, une extrudeuse, telle qu’une extrudeuse monovis ou une extrudeuse bi-vis contra- ou corotative, un co-malaxeur continu, ou une combinaison de ceux-ci. De préférence, le réacteur est une extrudeuse, de préférence encore une extrudeuse bi-vis.The reactor may be a batch reactor, a stirred reactor, a static mixer, an internal mixer, a barrel mixer, an extruder, such as a single-screw extruder or a contra- or co-rotating twin-screw extruder, a continuous co-kneader, or a combination thereof. Preferably, the reactor is an extruder, more preferably a twin-screw extruder.
De préférence, l’étape de synthèse du polyuréthane thermoplastique (en présence du copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers comprenant des bouts de chaîne amines) est effectuée à une température supérieure ou égale à 160°C, de préférence de 160 à 300°C, de préférence encore de 180 à 270°C. Ces gammes de température permettent une réaction optimale entre le copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers comprenant des bouts de chaîne amines et le polyuréthane thermoplastique, et donc une meilleure compatibilité des deux polymères.Preferably, the step of synthesizing the thermoplastic polyurethane (in the presence of the copolymer with polyamide blocks and polyether blocks comprising amine chain ends) is carried out at a temperature greater than or equal to 160°C, preferably from 160 to 300°C, more preferably from 180 to 270°C. These temperature ranges allow an optimal reaction between the copolymer with polyamide blocks and polyether blocks comprising amine chain ends and the thermoplastic polyurethane, and therefore better compatibility of the two polymers.
Un ou plusieurs additifs peuvent être introduits dans le réacteur (à n’importe quel moment du procédé) et mélangés avec le polyuréthane thermoplastique et le copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers dans le réacteur.One or more additives may be introduced into the reactor (at any point in the process) and mixed with the thermoplastic polyurethane and the polyamide block and polyether block copolymer in the reactor.
Quelle que soit la variante utilisée, le procédé de préparation peut comprendre une étape de mise en forme du mélange de TPU et PEBA sous forme de granulés ou de poudre. Lorsque le mélange est mis sous forme de poudre, il est de préférence d’abord mis sous forme de granulés puis les granulés sont broyés en poudre. Tout type de broyeur peut être utilisé, tel qu’un broyeur à marteaux, un broyeur à broches, un broyeur à disques d'attrition ou un broyeur classificateur à impact.Regardless of the variant used, the preparation method may comprise a step of shaping the TPU and PEBA mixture into granules or powder. When the mixture is formed into powder, it is preferably first formed into granules and then the granules are ground into powder. Any type of mill may be used, such as a hammer mill, a pin mill, an attrition disc mill or an impact classifier mill.
Dans les procédés de préparation de la composition polymère décrits ci-dessus, toutes les caractéristiques décrites ci-dessus en relation avec le copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers et le polyuréthane thermoplastique (notamment leur nature, leur quantité, leur concentration en fonction OH, COOH et/ou amine…) peuvent s’appliquer de manière similaire au copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers et au polyuréthane thermoplastique utilisés dans ces procédés.In the processes for preparing the polymer composition described above, all the characteristics described above in relation to the polyamide block copolymer and the polyether block copolymer and the thermoplastic polyurethane (in particular their nature, their quantity, their concentration in OH, COOH and/or amine function, etc.) can be applied in a similar manner to the polyamide block copolymer and the polyether block copolymer and to the thermoplastic polyurethane used in these processes.
Claims (16)
- au moins un polyuréthane thermoplastique, et
- au moins un copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers comprenant des bouts de chaîne amines, tels que détectés par dosage potentiométrique dans le métacrésol à l’aide d'une solution d’acide perchlorique à 0,02N.
- at least one thermoplastic polyurethane, and
- at least one copolymer with polyamide blocks and polyether blocks comprising amine chain ends, as detected by potentiometric assay in metacresol using a 0.02N perchloric acid solution.
- de 5 à 70 % en poids, de préférence de 15 à 60 % en poids, encore plus préférentiellement de 20 à 45% en poids, de l’au moins un polyuréthane thermoplastique, et
- de 30 à 95 % en poids, de préférence de 40 à 85 % en poids, encore plus préférentiellement de 55 à 80% en poids, de l’au moins un copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers comprenant des bouts de chaîne amines.
- from 5 to 70% by weight, preferably from 15 to 60% by weight, even more preferably from 20 to 45% by weight, of the at least one thermoplastic polyurethane, and
- from 30 to 95% by weight, preferably from 40 to 85% by weight, even more preferably from 55 to 80% by weight, of at least one copolymer with polyamide blocks and polyether blocks comprising amine chain ends.
- les blocs souples sont choisis parmi les blocs polyéthers, les blocs polyesters, les blocs polycarbonates et une combinaison de ceux-ci, de préférence les blocs souples sont choisis parmi les blocs polyéthers, les blocs polyesters, et une combinaison de ceux-ci, et sont plus préférentiellement des blocs de polytétrahydrofurane, de polypropylène glycol et/ou de polyéthylène glycol ; et/ou
- les blocs rigides comprennent des motifs issus du 4,4'-diphénylméthane diisocyanate et/ou du 1,6-hexaméthylène diisocyanate et, de préférence, des motifs issus d’au moins un allongeur de chaine choisi parmi le 1,3-propanediol, le 1,4-butanediol et/ou le 1,6-hexanediol.
- the flexible blocks are chosen from polyether blocks, polyester blocks, polycarbonate blocks and a combination thereof, preferably the flexible blocks are chosen from polyether blocks, polyester blocks, and a combination thereof, and are more preferably polytetrahydrofuran, polypropylene glycol and/or polyethylene glycol blocks; and/or
- the rigid blocks comprise units derived from 4,4'-diphenylmethane diisocyanate and/or 1,6-hexamethylene diisocyanate and, preferably, units derived from at least one chain extender chosen from 1,3-propanediol, 1,4-butanediol and/or 1,6-hexanediol.
- la fourniture d’une composition polymère comprenant l’au moins un polyuréthane thermoplastique et l’au moins un copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers comprenant des bouts de chaîne amines ;
- le mélange de ladite composition de polymère avec un agent d’expansion ; et
- le moussage du mélange de composition polymère et d’agent d’expansion.
- providing a polymer composition comprising at least one thermoplastic polyurethane and at least one polyamide block and polyether block copolymer comprising amine chain ends;
- mixing said polymer composition with a blowing agent; and
- foaming the mixture of polymer composition and blowing agent.
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