CA2490519A1 - Composition polyamide expansible et mousse polyamide obtenue a partir de cette composition - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne une composition polyamide expansible et une mousse polyamide obtenue à partir de cette composition. Cette composition comprend un composé comprenant au moins une fonction isocyanate, un polyamid e, et un composé comprenant au moins une fonction acide carboxylique. L'inventi on concerne également un procédé de préparation d'une mousse polyamide à partir de cette composition.
Description
COMPOSITION POLYAMIDE EXPANSIBLE ET MOUSSE POLYAMIDE OBTENUE A
PARTIR DE CETTE COMPOSITION
La présente invention concerne une composition polyamide expansible et une mousse polyamide obtenue à partir de cette composition, ainsi qu'un procédé
d'obtention de la mousse.
Les mousses synthétiques sont utilisées dans de nombreux domaines, telles que l'isolation thermique ou phonique, la sellerie etc.
On distingue essentiellement deux types de mousses : les mousses structurelles et les mousses non structurelles.
Les mousses structurelles sont des mousses rigides composées d'un coeur de faible densité et d'une peau dont la densité est proche de celle du polymère composant la matrice. Ces mousses peuvent être utilisées comme structures allégées dans le domaine de l'aéronautique ou de l'automobile par exemple.
Les mousses non structurelles peuvent être flexibles ou rigides. Les mousses rigides sont utilisées dans le domaine de l'isolation thermique (le gaz présent dans les cellules joue le rôle d'isolant). Les mousses flexibles sont utilisées dans le domaine de l'ameublement et de la sellerie, pour leurs propriétés de compressibilité et d'amortissement, dans le domaine de l'emballage en raison de leur faible poids, ainsi que dans le domaine de l'isolation phonique (les mousses présentant une porosité
ouverte ont la particularité d'absorber certaines fréquences).
On connaît différentes méthodes pour obtenir des mousses de polymère thermoplastique, telles que des mousses de polystyrène, de PVC, de polyéthylène, de polypropylène, etc.
II est connu d'injecter des gaz sous pression dans le polymère à l'état fondu.
II est également connu d'incorporer des porophores -charges instables thermiquement- dans le polymère à l'état fondu, qui libèrent un gaz lors de leur décomposition. Le contrôle de cette méthode est parfois difficile et les cellules générées peuvent alors être de taille irrégulière.
II est également possible d'introduire dans le polymère à l'état fondu des composés dissous dans le fondu, la mousse étant obtenue par volatilisation de ces composés.
Enfin, il est connu d'obtenir des mousses à l'aide d'une réaction chimique dégageant du gaz, comme du dioxyde de carbone. C'est le cas par exemple des mousses polyuréthane obtenues par réaction entre des isocyanates, des polyols et de l'eau conduisant à la formation de polyuréthane avec libération de dioxyde de carbone.
PARTIR DE CETTE COMPOSITION
La présente invention concerne une composition polyamide expansible et une mousse polyamide obtenue à partir de cette composition, ainsi qu'un procédé
d'obtention de la mousse.
Les mousses synthétiques sont utilisées dans de nombreux domaines, telles que l'isolation thermique ou phonique, la sellerie etc.
On distingue essentiellement deux types de mousses : les mousses structurelles et les mousses non structurelles.
Les mousses structurelles sont des mousses rigides composées d'un coeur de faible densité et d'une peau dont la densité est proche de celle du polymère composant la matrice. Ces mousses peuvent être utilisées comme structures allégées dans le domaine de l'aéronautique ou de l'automobile par exemple.
Les mousses non structurelles peuvent être flexibles ou rigides. Les mousses rigides sont utilisées dans le domaine de l'isolation thermique (le gaz présent dans les cellules joue le rôle d'isolant). Les mousses flexibles sont utilisées dans le domaine de l'ameublement et de la sellerie, pour leurs propriétés de compressibilité et d'amortissement, dans le domaine de l'emballage en raison de leur faible poids, ainsi que dans le domaine de l'isolation phonique (les mousses présentant une porosité
ouverte ont la particularité d'absorber certaines fréquences).
On connaît différentes méthodes pour obtenir des mousses de polymère thermoplastique, telles que des mousses de polystyrène, de PVC, de polyéthylène, de polypropylène, etc.
II est connu d'injecter des gaz sous pression dans le polymère à l'état fondu.
II est également connu d'incorporer des porophores -charges instables thermiquement- dans le polymère à l'état fondu, qui libèrent un gaz lors de leur décomposition. Le contrôle de cette méthode est parfois difficile et les cellules générées peuvent alors être de taille irrégulière.
II est également possible d'introduire dans le polymère à l'état fondu des composés dissous dans le fondu, la mousse étant obtenue par volatilisation de ces composés.
Enfin, il est connu d'obtenir des mousses à l'aide d'une réaction chimique dégageant du gaz, comme du dioxyde de carbone. C'est le cas par exemple des mousses polyuréthane obtenues par réaction entre des isocyanates, des polyols et de l'eau conduisant à la formation de polyuréthane avec libération de dioxyde de carbone.
2 Des mousses de polyamide peuvent également être obtenues par voie chimique, en mettant en présence des isocyanates et des lactames ainsi que des bases pour activer la polymérisation anionique.
La présente invention propose une autre voie chimique de réalisation de mousses polyamides, à partir d'une composition expansible comportant un composé
comprenant au moins une fonction isocyanate, un polyamide et un composé comprenant au moins une fonction acide. La préparation de la composition et de la mousse est simple, la mousse est obtenue in situ sans nécessité d'introduction de composés extérieurs, et directement à partir de la composition. Le procédé de préparation de la mousse permet notamment le contrôle de la réaction de moussage. Ce procédé est également flexible en effet des mousses de nature et de propriétés diverses et variées peuvent être obtenues aisément par ce procédé notamment par le choix adéquat de la nature et des caractéristiques du polyamide de la composition.
L'invention propose dans un premier objet une composition expansible comprenant au moins les composés suivants A : un composé comprenant au moins une fonction isocyanate B : un polyamide C : un composé comprenant au moins une fonction acide, de préférence carboxylique L'invention propose dans un deuxième objet un procédé de préparation d'une mousse polyamide à partir d'une composition expansible telle que décrite ci-dessus, comportant au moins les étapes suivantes a) chauffer la composition à une température au moins égale à 80°C
b) stabiliser la structure alvéolaire obtenue L'invention propose enfin une mousse polyamide obtenue à partir du procédé
décrit ci-dessus Par fonction acide, on entend toute fonction acide qui peut par réaction avec une fonction isocyanate permettre la libération de dégagement gazeux généralement de dioxyde de carbone ; à titre d'exemple on peut citer les fonctions acide carboxylique, phosphorique, sulfonique etc. On préfère toutefois les fonctions acide carboxylique. Par fonction acide, on entend également les fonctions dérivées de la fonction acide, telle que la fonction anhydride d'acide, chlorure d'acide, ester etc. Ces fonctions dérivées conduisent soit directement à un dégagement gazeux généralement de dioxyde de carbone par réaction à chaud avec la fonction isocyanate, soit indirectement après réaction des fonctions dérivées avec un composé régénérant la fonction acide;
à titre d'exemple de fonction dérivée pouvant conduire à un dégagement gazeux indirectement,
La présente invention propose une autre voie chimique de réalisation de mousses polyamides, à partir d'une composition expansible comportant un composé
comprenant au moins une fonction isocyanate, un polyamide et un composé comprenant au moins une fonction acide. La préparation de la composition et de la mousse est simple, la mousse est obtenue in situ sans nécessité d'introduction de composés extérieurs, et directement à partir de la composition. Le procédé de préparation de la mousse permet notamment le contrôle de la réaction de moussage. Ce procédé est également flexible en effet des mousses de nature et de propriétés diverses et variées peuvent être obtenues aisément par ce procédé notamment par le choix adéquat de la nature et des caractéristiques du polyamide de la composition.
L'invention propose dans un premier objet une composition expansible comprenant au moins les composés suivants A : un composé comprenant au moins une fonction isocyanate B : un polyamide C : un composé comprenant au moins une fonction acide, de préférence carboxylique L'invention propose dans un deuxième objet un procédé de préparation d'une mousse polyamide à partir d'une composition expansible telle que décrite ci-dessus, comportant au moins les étapes suivantes a) chauffer la composition à une température au moins égale à 80°C
b) stabiliser la structure alvéolaire obtenue L'invention propose enfin une mousse polyamide obtenue à partir du procédé
décrit ci-dessus Par fonction acide, on entend toute fonction acide qui peut par réaction avec une fonction isocyanate permettre la libération de dégagement gazeux généralement de dioxyde de carbone ; à titre d'exemple on peut citer les fonctions acide carboxylique, phosphorique, sulfonique etc. On préfère toutefois les fonctions acide carboxylique. Par fonction acide, on entend également les fonctions dérivées de la fonction acide, telle que la fonction anhydride d'acide, chlorure d'acide, ester etc. Ces fonctions dérivées conduisent soit directement à un dégagement gazeux généralement de dioxyde de carbone par réaction à chaud avec la fonction isocyanate, soit indirectement après réaction des fonctions dérivées avec un composé régénérant la fonction acide;
à titre d'exemple de fonction dérivée pouvant conduire à un dégagement gazeux indirectement,
3 on peut citer la fonction chlorure d'acide ou la fonction anhydride d'acide carboxylique pour lesquelles la fonction acide carboxylique peut être régénéée par réaction avec l'eau.
Le composé C de la composition comprend au moins une fonction acide. Le polyamide de l'invention B comprend généralement également des fonctions acide carboxylique ; ces fonctions peuvent être présentes aux extrémités terminales dû
polyamide, et/ou réparties le long de la chaîne polyamide. Les fonctions acide le long de la chaîne polyamide notamment peuvent être introduites à la polycondensation à
l'aide d'un comonomère tel qu'un aminodiacide par exemple, ou par fonctionnalisation par exemple des liaisons amides par réaction avec un aldéhyde acide notamment.
Le composé A peut également comprendre des fonctions acide, notamment acide carboxylique.
Ces fonctions acide carboxylique sont susceptibles de réagir avec les fonctions isocyanate du composé A selon la réaction suivante O O ~so°c p T ambïante et/ou NR3 R1-N=C=O + R2COOH ---~R1-NH-IC-O-CI-R2 ---~R1-NH-CI-R2 + C02 De manière générale la composition expansible de l'invention comprend une quantité respective de fonctions acide et de fonctions isocyanate adaptée au dégagement gazeux notamment de dioxyde de carbone désiré et donc à la densité
de la mousse que l'on souhaite obtenir à partir de la composition expansible.
Les fonctions acide peuvent être apportées par le composé C seul, par le polyamide B seul, par le composé A seul, par deux quelconques de ces composés A, B
et C, ou par les trois composés A, B et C.
Le cas où les fonctions acide sont apportées par le polyamide seul correspond à un mode particulier de réalisation de l'invention, dans lequel le composé C est le polyamide B.
Le cas où les fonctions acide sont apportées par le composé A seul correspond à
un autre mode particulier de réalisation de l'invention, dans lequel le composé C est le composé A.
Le polyamide B de l'invention est un polyamide du type de ceux obtenus par polycondensation à partir de diacides carboxyliques et de diamines, ou du type de ceux obtenus par polycondensation de lactames et/ou aminoacides. Le polyamide B de l'invention peut être un mélange de polyamides de différents types et/ou du même type, et/ou des copolymères obtenus à partir de différents monomères correspondant au même type et/ou à des types différents de polyamide.
Le composé C de la composition comprend au moins une fonction acide. Le polyamide de l'invention B comprend généralement également des fonctions acide carboxylique ; ces fonctions peuvent être présentes aux extrémités terminales dû
polyamide, et/ou réparties le long de la chaîne polyamide. Les fonctions acide le long de la chaîne polyamide notamment peuvent être introduites à la polycondensation à
l'aide d'un comonomère tel qu'un aminodiacide par exemple, ou par fonctionnalisation par exemple des liaisons amides par réaction avec un aldéhyde acide notamment.
Le composé A peut également comprendre des fonctions acide, notamment acide carboxylique.
Ces fonctions acide carboxylique sont susceptibles de réagir avec les fonctions isocyanate du composé A selon la réaction suivante O O ~so°c p T ambïante et/ou NR3 R1-N=C=O + R2COOH ---~R1-NH-IC-O-CI-R2 ---~R1-NH-CI-R2 + C02 De manière générale la composition expansible de l'invention comprend une quantité respective de fonctions acide et de fonctions isocyanate adaptée au dégagement gazeux notamment de dioxyde de carbone désiré et donc à la densité
de la mousse que l'on souhaite obtenir à partir de la composition expansible.
Les fonctions acide peuvent être apportées par le composé C seul, par le polyamide B seul, par le composé A seul, par deux quelconques de ces composés A, B
et C, ou par les trois composés A, B et C.
Le cas où les fonctions acide sont apportées par le polyamide seul correspond à un mode particulier de réalisation de l'invention, dans lequel le composé C est le polyamide B.
Le cas où les fonctions acide sont apportées par le composé A seul correspond à
un autre mode particulier de réalisation de l'invention, dans lequel le composé C est le composé A.
Le polyamide B de l'invention est un polyamide du type de ceux obtenus par polycondensation à partir de diacides carboxyliques et de diamines, ou du type de ceux obtenus par polycondensation de lactames et/ou aminoacides. Le polyamide B de l'invention peut être un mélange de polyamides de différents types et/ou du même type, et/ou des copolymères obtenus à partir de différents monomères correspondant au même type et/ou à des types différents de polyamide.
4 Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, le polyamide présente un nombre de moles de fonctions acide supérieur au nombre de moles de fonctions amine, on parle généralement dans ce cas d'un polyamide présentant un excédent de groupements terminaux acides.
Le polyamide B de l'invention peut être un oligomère. La masse moléculaire en nombre du polyamide de l'invention est avantageusement supérieure ou égale à
g/mol, de préférence supérieure ou égale à 3000 g/mol.
A titre d'exemple de polyamide pouvant convenir pour l'invention, on peut citer le polyamide 6, le polyamide 6,6, le polyamide 11, le polyamide 12, les polyamides 4,6 ;
6,10 ; 6,12 ; 12,12, 6,36 ; les polyamides semi-aromatiques, les polyphtalamides obtenus à partir d'acide téréphtalique et/ou isophtalique tels que le polyamide commercialisé sous le nom commercial AMODEL, leurs copolymères et alliages.
Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, le polyamide est choisi parmi le polyamide 6, le polyamide 6,6, leurs mélanges et copolymères.
Selon une variante particulière de l'invention, le polyamide de l'invention est un polyamide linéaire.
Selon une autre variante particulière de l'invention, le polyamide de l'invention comprend des chaînes macromoléculaires étoiles ou H, et le cas échéant des chaînes macromoléculaires linéaires. Les polymères comprenant de telles chaînes macromoléculaires étoiles ou H sont par exemple décrits dans les documents FR
077, FR 2 779 730, US 5 959 069, EP 0 632 703, EP 0 682 057 et EP 0 832 149.
Selon une autre variante particulière de l'invention, le polyamide de l'invention est un copolyamide présentant une structure arbre statistique. Ces copolyamides de structure arbre statistique ainsi que leur procédé d'obtention sont notamment décrits dans le document WO 99/03909.
Le polyamide de l'invention peut également être une composition comprenant un polyamide linéaire et un polyamide étoile, H et/ou arbre tels que décrits ci-dessus.
Le polyamide de l'invention peut également être une composition comprenant un copolyamide hyperbranché du type de ceux décrits dans le document WO 00/68298.
Le polyamide peut comporter éventuellement d'autres fonctions telles que des fonctions ester, et / ou urée, et l ou carbonates, et / ou éther, etc..
Le composé A de l'invention est un composé comprenant au moins une fonction isocyanate, il peut s'agir d'un mélange de composés comprenant au moins une fonction isocyanate.
Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, le composé A est un polyisocyanate.
Par polyisocyanate, on entend un composé comprenant au moins deux fonctions isocyanate.
Le polyisocyanate de l'invention est de préférence un polyisocyanate de formule (I) suivante : Y-(-N=C=O)n
Le polyamide B de l'invention peut être un oligomère. La masse moléculaire en nombre du polyamide de l'invention est avantageusement supérieure ou égale à
g/mol, de préférence supérieure ou égale à 3000 g/mol.
A titre d'exemple de polyamide pouvant convenir pour l'invention, on peut citer le polyamide 6, le polyamide 6,6, le polyamide 11, le polyamide 12, les polyamides 4,6 ;
6,10 ; 6,12 ; 12,12, 6,36 ; les polyamides semi-aromatiques, les polyphtalamides obtenus à partir d'acide téréphtalique et/ou isophtalique tels que le polyamide commercialisé sous le nom commercial AMODEL, leurs copolymères et alliages.
Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, le polyamide est choisi parmi le polyamide 6, le polyamide 6,6, leurs mélanges et copolymères.
Selon une variante particulière de l'invention, le polyamide de l'invention est un polyamide linéaire.
Selon une autre variante particulière de l'invention, le polyamide de l'invention comprend des chaînes macromoléculaires étoiles ou H, et le cas échéant des chaînes macromoléculaires linéaires. Les polymères comprenant de telles chaînes macromoléculaires étoiles ou H sont par exemple décrits dans les documents FR
077, FR 2 779 730, US 5 959 069, EP 0 632 703, EP 0 682 057 et EP 0 832 149.
Selon une autre variante particulière de l'invention, le polyamide de l'invention est un copolyamide présentant une structure arbre statistique. Ces copolyamides de structure arbre statistique ainsi que leur procédé d'obtention sont notamment décrits dans le document WO 99/03909.
Le polyamide de l'invention peut également être une composition comprenant un polyamide linéaire et un polyamide étoile, H et/ou arbre tels que décrits ci-dessus.
Le polyamide de l'invention peut également être une composition comprenant un copolyamide hyperbranché du type de ceux décrits dans le document WO 00/68298.
Le polyamide peut comporter éventuellement d'autres fonctions telles que des fonctions ester, et / ou urée, et l ou carbonates, et / ou éther, etc..
Le composé A de l'invention est un composé comprenant au moins une fonction isocyanate, il peut s'agir d'un mélange de composés comprenant au moins une fonction isocyanate.
Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, le composé A est un polyisocyanate.
Par polyisocyanate, on entend un composé comprenant au moins deux fonctions isocyanate.
Le polyisocyanate de l'invention est de préférence un polyisocyanate de formule (I) suivante : Y-(-N=C=O)n
5 dans laquelle Y est un groupement polyvalent substitué ou non, comprenant ou non des hétéroatomes, aromatique, aliphatique, cycloaliphatique ou hétérocyclique et n est au moins égal à 1. Des exemples de polyisocyanates pouvant convenir sont l'isophorone düsocyanate, le 1,3- et 1,4-cyclohexane düsocyanate, le 1,2-éthylène düsocyanate, le 1,4-tétraméthylène düsocyanate, le 1,6-hexaméthylène düsocyanate, le 2,2,4 et 2,4,4-triméthyl-1,6-hexaméthylène düsocyanate, le 1,12-dodécane düsocyanate, le .alpha.,.alpha.'-düsocyanatodipropyl éther, le 1,3-cyclobutane düsocyanate, le 2,2- et 2,6-düsocynanato-1-méthylcyclohexane, le 2,5 et 3,5-bis(isocyanatométhyl)-8-méthyl-1,4-méthano-décahydronaphthalène, le 1,5-, 2,5-, 1,6- et 2,6-bis(isocyanatométhyl)-4,7-méthanohexahydroindane, le 1,5-, 2,5- et 2,6-bis (isocyanato)-4,7-méthanehexahydroindane, le 2,4'- et 4,4'-dicyclohexyl düsocyanate, le 2,4- et 2,6-hexahydrotolylène düsocyanate, le perhydro-2,4'- et 4,4'-diphénylméthane düsocyanate, le alpha.,.alpha.'-düsocyanato-1,4-diéthylbenzène, le 1,3-et 1,4-phénylène düsocyanate, le 4,4'-düsocyanatobiphényl, le 4,4'-düsocyanato-3,3'-dichlorobiphényl, le 4,4'-düsocyanato-3,3'-diméthoxybiphényl, le 4,4'-düsocyanato-3,3'-diméthylbiphényl, le 4,4'-düsocyanato-3,3'-diphénylbiphényl, le 2,4'- et 4,4°-düsocyanato diphénylméthane, le naphthylène 1,5-düsocyanate, le 2,4- et 2,6-toluène düsocyanate, le N,N'-(4,4'-diméthyl-3,3'-düsocyanatodiphényl)uretdione, le m-xylylène düsocyanate, le dicyclohexylméthane düsocyanate, le tétraméthylxylylène düsocyanate, le 2,4,4'-trüsocyanatodiphényl éther, le 4,4',4"-trüsocyanatotriphénylméthane, et les analogues et mélanges. Comme exemples de tels oligomères polyisocyanates, on peut citer les trimères isocyanurates (HDI-trimères) tels que le Tolonate HDT~ de la société Rhodia, les biurets tels que le tolonate HDB~ de la société RHODIA. D'autres exemples d'oligomères isocyanate sont les oligomères isocyanate aliphatiques tels que l'isophorone düsocyanate dimère ou trimère, le trimère hexaméthylène düsocyanate asymétrique, ainsi que les dérivés d'hexaméthylène düsocyanate de haute fonctionnalité et de faible viscosité, et les dimères et trimères de norbornène düsocyanate.
Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, le polyisocyanate est un mélange de composés polyisocyanates de fonctionnalité moyenne comprise entre 2 et 8 (bornes incluses), de préférence de fonctionnalité comprise entre 3 et 7 (bornes incluses). On définit la fonctionnalité comme le nombre de fonctions isocyanates portées par chacune des molécules constitutives du mélange.
Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, le polyisocyanate est un mélange de composés polyisocyanates de fonctionnalité moyenne comprise entre 2 et 8 (bornes incluses), de préférence de fonctionnalité comprise entre 3 et 7 (bornes incluses). On définit la fonctionnalité comme le nombre de fonctions isocyanates portées par chacune des molécules constitutives du mélange.
6 On peut citer comme exemple de mélanges de polyisocyanate les trimères isocyanurates tels que l'hexaméthylène düsocyanate trimère (HDT), l'isophorone düsocyanate trimère (IPDT) standards dont la fonctionnalité moyenne est d'environ 3,5.
On peut également utiliser les dérivés polyisocyanates isocyanurates du toluène düsocyanate (TDI) ou du méthane diphényl isocyanate (MDI).
Selon un autre mode de réalisation préférentiel de l'invention, le polyisocyanate est un düsocyanate, c'est-à-dire un polyisocyanate comprenant deux fonctions isocyanates, ou un trüsocyanate, c'est-à-dire un polyisocyanate comprenant trois fonctions isocyanates. De façon avantageuse, le polyisocyanate est un isocyanurate.
De manière avantageuse, le composé A comprenant au moins une fonction isocyanate est différent d'un prépolymère ou d'un polymère.
Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, les fonctions isocyanate du composé A sont protégées tout ou partie par un groupement protecteur, généralement lié
à la fonction isocyanate par liaison covalente. Le polyisocyanate protégé de l'invention est de préférence un polyisocyanate de formule (II) suivante Y-(-NH - C(=O) - B) avec B le reste du groupe protecteur BH, Y et n ayant la même signification que dans la formule (I) ci-dessus.
On peut citer comme exemple de groupement protecteur BH pouvant convenir dans le cadre de l'invention les lactames tels que le caprolactame ou le dodécalactame ;
les oxymes tels que le 2-butanonoxime, le pyruvatoxime, l'acétonoxime ou le benzophénoxime ; les composés hétérocycliques éventuellement substitués tels que les dérivés du pyrazole, du triazole, de l'imidazole, du benzotriazole ou leurs dérivés alkyles tels que le diméthyl pyrazole, le méthyl pyrazole, les diméthyles triazole, les 2 éthyl ou propyl imidazole ; les alcools ou phénols et leurs dérivés tels que le tertio butanol, le méthanol, l'éthanol, le phénol, les acides para ou ortho hydroxybenzoïques ou leurs esters de (cyclo)alkyle, les dialkyl malonate, les acides hydroxamiques etc.
Un cas particulier de protection des fonctions isocyanate est le cas des uretidine diones qui consiste en une protection de la fonction isocyanate par elle même.
Les fonctions isocyanate peuvent également être protégées sous forme de N
acylurée par réaction des fonctions isocyanate sur des fonctions amide, celles-ci pouvant être celles du polyamide.
On peut utiliser dans le cadre de l'invention des mélanges de groupements protecteurs.
Les polyisocyanates protégés sont des composés liquides ou des formulations solides. En général ces formulations ne contiennent pas de solvants.
On peut également utiliser les dérivés polyisocyanates isocyanurates du toluène düsocyanate (TDI) ou du méthane diphényl isocyanate (MDI).
Selon un autre mode de réalisation préférentiel de l'invention, le polyisocyanate est un düsocyanate, c'est-à-dire un polyisocyanate comprenant deux fonctions isocyanates, ou un trüsocyanate, c'est-à-dire un polyisocyanate comprenant trois fonctions isocyanates. De façon avantageuse, le polyisocyanate est un isocyanurate.
De manière avantageuse, le composé A comprenant au moins une fonction isocyanate est différent d'un prépolymère ou d'un polymère.
Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, les fonctions isocyanate du composé A sont protégées tout ou partie par un groupement protecteur, généralement lié
à la fonction isocyanate par liaison covalente. Le polyisocyanate protégé de l'invention est de préférence un polyisocyanate de formule (II) suivante Y-(-NH - C(=O) - B) avec B le reste du groupe protecteur BH, Y et n ayant la même signification que dans la formule (I) ci-dessus.
On peut citer comme exemple de groupement protecteur BH pouvant convenir dans le cadre de l'invention les lactames tels que le caprolactame ou le dodécalactame ;
les oxymes tels que le 2-butanonoxime, le pyruvatoxime, l'acétonoxime ou le benzophénoxime ; les composés hétérocycliques éventuellement substitués tels que les dérivés du pyrazole, du triazole, de l'imidazole, du benzotriazole ou leurs dérivés alkyles tels que le diméthyl pyrazole, le méthyl pyrazole, les diméthyles triazole, les 2 éthyl ou propyl imidazole ; les alcools ou phénols et leurs dérivés tels que le tertio butanol, le méthanol, l'éthanol, le phénol, les acides para ou ortho hydroxybenzoïques ou leurs esters de (cyclo)alkyle, les dialkyl malonate, les acides hydroxamiques etc.
Un cas particulier de protection des fonctions isocyanate est le cas des uretidine diones qui consiste en une protection de la fonction isocyanate par elle même.
Les fonctions isocyanate peuvent également être protégées sous forme de N
acylurée par réaction des fonctions isocyanate sur des fonctions amide, celles-ci pouvant être celles du polyamide.
On peut utiliser dans le cadre de l'invention des mélanges de groupements protecteurs.
Les polyisocyanates protégés sont des composés liquides ou des formulations solides. En général ces formulations ne contiennent pas de solvants.
7 Les groupements protecteurs de l'invention sont de préférence les lactames et plus préférentiellement le caprolactame.
Les composés polyisocyanates peuvent éventuellement comporter d'autres fonctions telles que des liaisons urée et/ou biuret, etlou carbamate et/ou allophanate et/ou ester et/ou carbonates et/ou ether.
Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, la température de « déprotection » des fonctions isocyanate du composé A est supérieure ou égale à la température de fusion ou de ramollissement du polyamide B. Dans le cadre de la présente invention, la température de « déprotection » des fonctions isocyanate du composé A est la température à laquelle on observe le clivage de la liaison covalente entre le groupement protecteur et la fonction isocyanate, et au-delà de laquelle la fonction isocyanate est à nouveau libre et réactive. La température de «
déprotection »
des fonctions isocyanate varie notamment en fonction de la nature du groupement protecteur ; le choix du groupement protecteur peut donc être adapté, par exemple à la température de fusion du polyamide B choisi pour la composition. La température de ramollissement du polyamide est la température à partir de laquelle le polyamide est déformé lorsqu'on lui applique une contrainte donnée.
La protection des fonctions isocyanate du composé A est généralement réalisée préalablement à la préparation de la composition de l'invention. Elle peut cependant également être mise en oeuvre lors de la préparation de la composition de l'invention, par exemple par introduction du groupement protecteur au moment de la mise en présence des constituants de la composition.
Par fonction isocyanate du composé A au sens de l'invention, on entend aussi bien les fonctions isocyanate protégées par un groupement protecteur que les fonctions isocyanate non protégées. Par exemple lorsque l'on parle de nombre de moles de fonctions isocyanate du composé A, si ces fonctions sont protégées par un groupement protecteur ou un mélange de groupements protecteurs, il s'agira du nombre de moles de fonctions isocyanate protégées.
Le composé C comprenant au moins une fonction acide est de préférence un polyacide, c'est-à-dire un composé comprenant au moins deux fonctions acide.
On peut utiliser des mélanges de différents composés C.
Le composé C peut aussi être un composé comprenant une fonction acide et une autre fonction, réactive avec la fonction carboxylique ou amine du polyamide, on peut ainsi citer à titre d'exemple de fonction réactive les fonctions amines primaires ou secondaires, alcools, sulfhydriles etc. Comme exemple de tel composé C, on peut citer l'acide citrique. Les fonctions réactives préférées sont les fonctions amines primaires ou secondaires.
Les composés polyisocyanates peuvent éventuellement comporter d'autres fonctions telles que des liaisons urée et/ou biuret, etlou carbamate et/ou allophanate et/ou ester et/ou carbonates et/ou ether.
Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, la température de « déprotection » des fonctions isocyanate du composé A est supérieure ou égale à la température de fusion ou de ramollissement du polyamide B. Dans le cadre de la présente invention, la température de « déprotection » des fonctions isocyanate du composé A est la température à laquelle on observe le clivage de la liaison covalente entre le groupement protecteur et la fonction isocyanate, et au-delà de laquelle la fonction isocyanate est à nouveau libre et réactive. La température de «
déprotection »
des fonctions isocyanate varie notamment en fonction de la nature du groupement protecteur ; le choix du groupement protecteur peut donc être adapté, par exemple à la température de fusion du polyamide B choisi pour la composition. La température de ramollissement du polyamide est la température à partir de laquelle le polyamide est déformé lorsqu'on lui applique une contrainte donnée.
La protection des fonctions isocyanate du composé A est généralement réalisée préalablement à la préparation de la composition de l'invention. Elle peut cependant également être mise en oeuvre lors de la préparation de la composition de l'invention, par exemple par introduction du groupement protecteur au moment de la mise en présence des constituants de la composition.
Par fonction isocyanate du composé A au sens de l'invention, on entend aussi bien les fonctions isocyanate protégées par un groupement protecteur que les fonctions isocyanate non protégées. Par exemple lorsque l'on parle de nombre de moles de fonctions isocyanate du composé A, si ces fonctions sont protégées par un groupement protecteur ou un mélange de groupements protecteurs, il s'agira du nombre de moles de fonctions isocyanate protégées.
Le composé C comprenant au moins une fonction acide est de préférence un polyacide, c'est-à-dire un composé comprenant au moins deux fonctions acide.
On peut utiliser des mélanges de différents composés C.
Le composé C peut aussi être un composé comprenant une fonction acide et une autre fonction, réactive avec la fonction carboxylique ou amine du polyamide, on peut ainsi citer à titre d'exemple de fonction réactive les fonctions amines primaires ou secondaires, alcools, sulfhydriles etc. Comme exemple de tel composé C, on peut citer l'acide citrique. Les fonctions réactives préférées sont les fonctions amines primaires ou secondaires.
8 PCT/FR2003/001900 Le composé C de l'invention est de préférence un diacide carboxylique. On peut citer à titre d'exemple de diacide carboxylique l'acide adipique, l'acide dodécanedioïque, l'acide téréphtalique etc..
La composition expansible de l'invention peut également comprendre, outre les composés A, B, et C, des agents porogènes qui permettront d'amplifier le phénomène de moussage lors de la préparation de la mousse à partir de la composition. De tels agents porogènes sont connus de l'homme du métier.
La composition expansible de l'invention peut également comprendre d'autres additifs utiles pour la préparation ultérieure de la mousse, tels que des surfactants, des nucléants comme le talc, des plastifiants etc. Ces additifs sont connus de l'homme du métier.
La composition peut également comprendre des charges de renfort telles que des fibres de verre, des matifiants tels que le dioxyde de titane ou le sulfure de zinc, des pigments, des colorants, des stabilisants chaleur ou lumière, des agents bioactifs, des agents antisalissure, des agents antistatiques, des ignifugeants, des charges de haute ou faible densité etc. Cette liste n'a aucun caractère exhaustif.
Toute méthode connue de l'homme du métier pour préparer une composition peut être utilisée pour préparer la composition de l'invention, comprenant les composés A, B, et C. On peut par exemple réaliser un mélange intime des poudres des différents composés. II est également possible d'introduire les composés A et C dans le polyamide B à l'état fondu. Le mélange peut par exemple être réalisé dans un dispositif d'extrusion.
Le polyamide B peut également se présenter sous la forme de granulés, que l'on enrobe par les composés A et C. Un autre mode de préparation de la composition convenable dans le cadre de l'invention est l'empâtage des différents composés.
Lorsque la composition est préparée à l'aide d'un dispositif d'extrusion par exemple, celle-ci peut ensuite être mise sous forme de granulés. Ces granulés pourront ensuite être utilisés tels quels ou par exemple être broyés sous forme de poudre -de granulométrie adaptée- préalablement à la préparation de mousse à partir de la composition expansible. La granulométrie de la composition sous forme de poudre est avantageusement inférieure ou égale à 1 mm, de préférence inférieure ou égale à 500 wm.
La composition de l'invention peut également se présenter ou être mise sous forme de liquide ou de gel par exemple, à l'aide de tout moyen connu de l'homme du métier.
Lorsque les fonctions isocyanate du composé A sont protégées par un groupement protecteur, la température mise en oeuvre lors de la préparation de la composition est de préférence inférieure à la température de « déprotection » des fonctions isocyanate.
La composition expansible de l'invention peut également comprendre, outre les composés A, B, et C, des agents porogènes qui permettront d'amplifier le phénomène de moussage lors de la préparation de la mousse à partir de la composition. De tels agents porogènes sont connus de l'homme du métier.
La composition expansible de l'invention peut également comprendre d'autres additifs utiles pour la préparation ultérieure de la mousse, tels que des surfactants, des nucléants comme le talc, des plastifiants etc. Ces additifs sont connus de l'homme du métier.
La composition peut également comprendre des charges de renfort telles que des fibres de verre, des matifiants tels que le dioxyde de titane ou le sulfure de zinc, des pigments, des colorants, des stabilisants chaleur ou lumière, des agents bioactifs, des agents antisalissure, des agents antistatiques, des ignifugeants, des charges de haute ou faible densité etc. Cette liste n'a aucun caractère exhaustif.
Toute méthode connue de l'homme du métier pour préparer une composition peut être utilisée pour préparer la composition de l'invention, comprenant les composés A, B, et C. On peut par exemple réaliser un mélange intime des poudres des différents composés. II est également possible d'introduire les composés A et C dans le polyamide B à l'état fondu. Le mélange peut par exemple être réalisé dans un dispositif d'extrusion.
Le polyamide B peut également se présenter sous la forme de granulés, que l'on enrobe par les composés A et C. Un autre mode de préparation de la composition convenable dans le cadre de l'invention est l'empâtage des différents composés.
Lorsque la composition est préparée à l'aide d'un dispositif d'extrusion par exemple, celle-ci peut ensuite être mise sous forme de granulés. Ces granulés pourront ensuite être utilisés tels quels ou par exemple être broyés sous forme de poudre -de granulométrie adaptée- préalablement à la préparation de mousse à partir de la composition expansible. La granulométrie de la composition sous forme de poudre est avantageusement inférieure ou égale à 1 mm, de préférence inférieure ou égale à 500 wm.
La composition de l'invention peut également se présenter ou être mise sous forme de liquide ou de gel par exemple, à l'aide de tout moyen connu de l'homme du métier.
Lorsque les fonctions isocyanate du composé A sont protégées par un groupement protecteur, la température mise en oeuvre lors de la préparation de la composition est de préférence inférieure à la température de « déprotection » des fonctions isocyanate.
9 Dans un deuxième objet, l'invention concerne un procédé de préparation d'une mousse polyamide à partir d'une composition expansible telle que décrite ci-dessus, comportant au moins les étapes suivantes a) chauffer la composition à une température au moins égale à 80°C
b) stabiliser la structure alvéolaire obtenue La température de l'étape a) doit être suffisante pour qu'il y ait réaction entre les fonctions isocyanate et les fonctions acide carboxylique de la composition, ainsi qu'un dëgagement gazeux généralement de dioxyde de carbone et la formation d'une structure alvéolaire. La température et la cinétique de réaction de décarboxylation sont dépendants de la nature des différents constituants de la mousse, c'est-à-dire des composés A, B et C, et de la présence ou non de catalyseurs. En général cette température est au moins égale à 80°C.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la température lors de l'étape a) est supérieure à la température de fusion ou de ramollissement du polyamide B.
L'étape a) est généralement réalisée à l'état fondu. Un dispositif d'extrusion peut être utilisé lors de cette étape.
La durée de l'étape a) varie en fonction du dispositif utilisé. On peut mettre en oeuvre lors de cette étape un catalyseur, ou un mélange de catalyseurs.
Un catalyseur peut par exemple être utilisé pour accélérer la cinétique de déprotection ou abaisser la température dé déprotection des fonctions isocyanate du composé A. A titre d'exemple de catalyseur on peut citer les derivés métalliques tels que ceux de l'étain (tel que le dibutyldilaurate d'étain), du zinc (tel que l'octoate de zinc), du bismuth, les amines tertiaires telles que la diazabicyclooctane (DABCO), la diazabicycloundécène (DBU). Un autre catalyseur peut être utilisé pour accélérer la réaction de décarboxylation de l'anhydride carbamique et d'acide obtenu par réaction de la fonction acide avec la fonction isocyanate ; à titre d'exemple on peut citer les amines tertiaires telles que la diazabicyclooctane (DABCO), la diazabicycloundécène (DBU), la triéthylamine.
La préparation de la composition de l'invention et la préparation de la mousse à
partir de cette composition peuvent s'effectuer simultanément. Elles peuvent être mises en oeuvre dans des réacteurs identiques, tels qu'un dispositif d'extrusion.
Lorsque les fonctions isocyanate du composé A de la composition expansible sont protégées, la température de l'étape a) est supérieure ou égale à la température de « déprotection » des fonctions isocyanate du composé A.
Des agents porogènes peuvent être introduits lors de l'étape a), ainsi que des surfactants, des nucléants comme le talc, des plastifiants etc.
D'autres composés peuvent également être introduits lors de l'étape a), tels que charges de renfort comme les fibres de verre, des matifiants comme le dioxyde de titane ou le sulfure de zinc, des pigments, des colorants, des stabilisants chaleur ou lumière, des agents bioactifs, des agents antisalissure, des agents antistatiques, des ignifugeants 5 etc. Cette liste n'a aucun caractère exhaustif.
L'étape b) de stabilisation de la structure alvéolaire peut être obtenue par exemple par voie chimique -par réticulation du polyamide- et/ou par voie physique -par exemple par refroidissement à une température inférieure ou égale à la température de transition vitreuse ou de fusion du polyamide. La réticulation du polyamide peut être réalisée à
b) stabiliser la structure alvéolaire obtenue La température de l'étape a) doit être suffisante pour qu'il y ait réaction entre les fonctions isocyanate et les fonctions acide carboxylique de la composition, ainsi qu'un dëgagement gazeux généralement de dioxyde de carbone et la formation d'une structure alvéolaire. La température et la cinétique de réaction de décarboxylation sont dépendants de la nature des différents constituants de la mousse, c'est-à-dire des composés A, B et C, et de la présence ou non de catalyseurs. En général cette température est au moins égale à 80°C.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la température lors de l'étape a) est supérieure à la température de fusion ou de ramollissement du polyamide B.
L'étape a) est généralement réalisée à l'état fondu. Un dispositif d'extrusion peut être utilisé lors de cette étape.
La durée de l'étape a) varie en fonction du dispositif utilisé. On peut mettre en oeuvre lors de cette étape un catalyseur, ou un mélange de catalyseurs.
Un catalyseur peut par exemple être utilisé pour accélérer la cinétique de déprotection ou abaisser la température dé déprotection des fonctions isocyanate du composé A. A titre d'exemple de catalyseur on peut citer les derivés métalliques tels que ceux de l'étain (tel que le dibutyldilaurate d'étain), du zinc (tel que l'octoate de zinc), du bismuth, les amines tertiaires telles que la diazabicyclooctane (DABCO), la diazabicycloundécène (DBU). Un autre catalyseur peut être utilisé pour accélérer la réaction de décarboxylation de l'anhydride carbamique et d'acide obtenu par réaction de la fonction acide avec la fonction isocyanate ; à titre d'exemple on peut citer les amines tertiaires telles que la diazabicyclooctane (DABCO), la diazabicycloundécène (DBU), la triéthylamine.
La préparation de la composition de l'invention et la préparation de la mousse à
partir de cette composition peuvent s'effectuer simultanément. Elles peuvent être mises en oeuvre dans des réacteurs identiques, tels qu'un dispositif d'extrusion.
Lorsque les fonctions isocyanate du composé A de la composition expansible sont protégées, la température de l'étape a) est supérieure ou égale à la température de « déprotection » des fonctions isocyanate du composé A.
Des agents porogènes peuvent être introduits lors de l'étape a), ainsi que des surfactants, des nucléants comme le talc, des plastifiants etc.
D'autres composés peuvent également être introduits lors de l'étape a), tels que charges de renfort comme les fibres de verre, des matifiants comme le dioxyde de titane ou le sulfure de zinc, des pigments, des colorants, des stabilisants chaleur ou lumière, des agents bioactifs, des agents antisalissure, des agents antistatiques, des ignifugeants 5 etc. Cette liste n'a aucun caractère exhaustif.
L'étape b) de stabilisation de la structure alvéolaire peut être obtenue par exemple par voie chimique -par réticulation du polyamide- et/ou par voie physique -par exemple par refroidissement à une température inférieure ou égale à la température de transition vitreuse ou de fusion du polyamide. La réticulation du polyamide peut être réalisée à
10 l'aide d'agents réticulants connus de l'homme du métier. Ce sont en général des composés comprenant au moins deux fonctions réactives avec les fonctions acide et/ou amine du polyamide. Généralement ces composés comprennent au moins trois fonctions réactives. On peut citer à titre d'exemple d'agents réticulants les carbonylbislactames tels que le carbonylbiscaprolactame, le bisoxazine, le bisoxazoline. Ces agents réticulants sont de préférence introduits lors de la préparation de la composition à
expanser.
La structure mousse obtenue peut être mise en forme de granulés qui peuvent être fondus ou non ultérieurement, ou mise en forme par moulage par exemple.
L'invention concerne enfin des mousses polyamide obtenues par le procédé
décrit ci-dessus. Les mousses obtenues selon ce procédé présentent avantageusement une masse volumique inférieure ou égale à 0,5 g/cm3, de préférence inférieure ou égale à 0,3 g/cm3 D'autres détails ou avantages de l'invention apparaîtront plus clairement au vu des exemples donnés ci-dessous uniquement à titre indicatif.
EXEMPLES
Composés utilisés Composé B1 : copolyamide 6 / 6,6 (60/40) présentant un excédent de groupements terminaux acides (GTC=480 méq/kg), de viscosité relative mesurée dans l'acide formique 90% à 25°C de 33m1/g Composé B2 : copolyamide 6 / 6,6 (60/40) de viscosité relative mesurée dans l'acide formique 90% à 25°C de 120 ml/g Composé B3 : copolyamide 6 / 6,6 (60/40) de viscosité relative mesurée dans l'acide formique 90% à 25°C de 140 ml/g Composé B4 : copolyamide 6 / 6,6 (60/40) présentant un excédent de groupements terminaux acides (GTC=1200 méq/kg),
expanser.
La structure mousse obtenue peut être mise en forme de granulés qui peuvent être fondus ou non ultérieurement, ou mise en forme par moulage par exemple.
L'invention concerne enfin des mousses polyamide obtenues par le procédé
décrit ci-dessus. Les mousses obtenues selon ce procédé présentent avantageusement une masse volumique inférieure ou égale à 0,5 g/cm3, de préférence inférieure ou égale à 0,3 g/cm3 D'autres détails ou avantages de l'invention apparaîtront plus clairement au vu des exemples donnés ci-dessous uniquement à titre indicatif.
EXEMPLES
Composés utilisés Composé B1 : copolyamide 6 / 6,6 (60/40) présentant un excédent de groupements terminaux acides (GTC=480 méq/kg), de viscosité relative mesurée dans l'acide formique 90% à 25°C de 33m1/g Composé B2 : copolyamide 6 / 6,6 (60/40) de viscosité relative mesurée dans l'acide formique 90% à 25°C de 120 ml/g Composé B3 : copolyamide 6 / 6,6 (60/40) de viscosité relative mesurée dans l'acide formique 90% à 25°C de 140 ml/g Composé B4 : copolyamide 6 / 6,6 (60/40) présentant un excédent de groupements terminaux acides (GTC=1200 méq/kg),
11 Composé A1 : isophorone düsocyanate trimère (IPDT) dont les fonctions isocyanate sont protégées par de l'$-caprolactame, présentant un titre en fonction isocyanate de 3200 méq/kg.
Composé A2 : mélange isophorone düsocyanate (IPDI) et isophorone düsocyanate trimère (IPDT) dont les fonctions isocyanate sont protégées par de l'E-caprolactame, commercialisé par la société Bayer sous la référence Crelan LS2256~
Composé D1 : talc (silicate de magnésium) commercialisé par la société Luzenac Europe sous la référence Mistron Vapor RP6~, présentant une granulométrie de 7 p,m.
Compoosé D2 cilice commercialisée par la société Rhodia sous la référence Tixosil 365~ et de granulométrie moyenne 3.5pm.
Composé C : acide adipique commercialisé par la société Rhodia Les compositions préparées sont détaillées dans le tableau 1. Les proportions sont indiquées en pourcentages en poids dans la composition.
Tableau 1 Compos CompositionCompositionCompositionCompositionCompositionCompositic E F G H J K
B1 85.8 B2 83.3 B3 83.3 58.6 57.1 57.1 B4 26.3 26.3 26.3 A1 12.9 12.9 12.9 15.1 15.1 A2 15.1 D1 1.3 1.5 1.5 D2 1.5 1.5 ~C ~ - ~ 2.4 2.4 Exemple 1 La composition E est obtenue par mélange des différents composés en extrudeuse monovis BRABENDER, présentant un rapport longueur/diamètre égal à 20. Les conditions d'extrusion sont les suivantes:
-Températures: 150-175-175-175°C
-Débit: 2 kg/heure La composition extrudée est refroidie dans l'eau à température ambiante. Elle présente une densité de 1.1. La composition est broyée grossièrement jusqu'à
obtenir une granulométrie de 1-2 mm.
3g de cette composition sont placés dans un moule en pyrex préalablement enduit d'agent de démoulage. Le moule est chauffé à une température de 190°C
pendant 30 min dans une étuve à chaleur tournante. Une éprouvette de polyamide expansé
rigide de
Composé A2 : mélange isophorone düsocyanate (IPDI) et isophorone düsocyanate trimère (IPDT) dont les fonctions isocyanate sont protégées par de l'E-caprolactame, commercialisé par la société Bayer sous la référence Crelan LS2256~
Composé D1 : talc (silicate de magnésium) commercialisé par la société Luzenac Europe sous la référence Mistron Vapor RP6~, présentant une granulométrie de 7 p,m.
Compoosé D2 cilice commercialisée par la société Rhodia sous la référence Tixosil 365~ et de granulométrie moyenne 3.5pm.
Composé C : acide adipique commercialisé par la société Rhodia Les compositions préparées sont détaillées dans le tableau 1. Les proportions sont indiquées en pourcentages en poids dans la composition.
Tableau 1 Compos CompositionCompositionCompositionCompositionCompositionCompositic E F G H J K
B1 85.8 B2 83.3 B3 83.3 58.6 57.1 57.1 B4 26.3 26.3 26.3 A1 12.9 12.9 12.9 15.1 15.1 A2 15.1 D1 1.3 1.5 1.5 D2 1.5 1.5 ~C ~ - ~ 2.4 2.4 Exemple 1 La composition E est obtenue par mélange des différents composés en extrudeuse monovis BRABENDER, présentant un rapport longueur/diamètre égal à 20. Les conditions d'extrusion sont les suivantes:
-Températures: 150-175-175-175°C
-Débit: 2 kg/heure La composition extrudée est refroidie dans l'eau à température ambiante. Elle présente une densité de 1.1. La composition est broyée grossièrement jusqu'à
obtenir une granulométrie de 1-2 mm.
3g de cette composition sont placés dans un moule en pyrex préalablement enduit d'agent de démoulage. Le moule est chauffé à une température de 190°C
pendant 30 min dans une étuve à chaleur tournante. Une éprouvette de polyamide expansé
rigide de
12 densité 0.25 est ainsi obtenue. La distribution cellulaire est de type fermée.
La taille des cellules varie entre 0.1 et 1 mm de diamètre.
A titre informatif, si la composition E est remplacée par le composé A1 seul dans l'exemple 1, la densité de l'éprouvette obtenue est de 1.1.
Exemple 2 g de la composition E telle qu'obtenue à l'exemple 1 (de granulométrie 1-2 mm) sont cryobroyés jusqu'à obtenir une poudre de granulométrie moyenne 300 pm. 3 g de cette composition est placé dans un moule en pyrex préalablement enduit d'agent de 10 démoulage. Le moule est chauffé à une température de 190°C pendant 30 min dans une étuve à chaleur tournante. Une éprouvette de polyamide expansé rigide de densité 0.2 est ainsi obtenue. La distribution cellulaire est de type fermée, et elle est assez régulière.
La taille des cellules varie entre 0.1 et 0.2 mm de diamètre.
Exemple 3 Les différents composés de la composition F sont mélangés sous forme de poudre, puis le mélange obtenu est cryobroyé jusqu'à obtenir une poudre de granulométrie inférieure à 300 pm. L'homogénéisation est réalisée au cours du processus de broyage.
3g de cette composition sont ensuite placés dans un moule en pyrex préalablement enduit d'agent de démoulage. Le moule est chauffé à une température de 190°C pendant min dans une étuve à chaleur tournante. Une éprouvette de polyamide expansé
semi-rigide de densité 0.2 est ainsi obtenue. La distribution cellulaire est de type fermée, et elle est assez régulière. La taille des cellules varie entre 0.1 et 0.2 mm de diamètre.
Exemple 4 Les différents composés de la composition F sont mélangés sous forme de poudre, puis le mélange obtenu est cryobroyé jusqu'à obtenir une poudre de granulométrie inférieure à 300pm. L'homogénéisation est réalisée au cours du processus de broyage.
3g de cette composition sont ensuite placés dans un moule en pyrex préalablement enduit d'agent de démoulage. Le moule est chauffé à une température de 190°C pendant min dans une étuve à chaleur tournante. Une éprouvette de polyamide expansé
semi-rigide, de densité 0.15 est ainsi obtenue. La distribution cellulaire est de type fermée, et 35 elle est assez régulière. La taille des cellules varie entre 0.1 et 0.2 mm de diamètre.
La taille des cellules varie entre 0.1 et 1 mm de diamètre.
A titre informatif, si la composition E est remplacée par le composé A1 seul dans l'exemple 1, la densité de l'éprouvette obtenue est de 1.1.
Exemple 2 g de la composition E telle qu'obtenue à l'exemple 1 (de granulométrie 1-2 mm) sont cryobroyés jusqu'à obtenir une poudre de granulométrie moyenne 300 pm. 3 g de cette composition est placé dans un moule en pyrex préalablement enduit d'agent de 10 démoulage. Le moule est chauffé à une température de 190°C pendant 30 min dans une étuve à chaleur tournante. Une éprouvette de polyamide expansé rigide de densité 0.2 est ainsi obtenue. La distribution cellulaire est de type fermée, et elle est assez régulière.
La taille des cellules varie entre 0.1 et 0.2 mm de diamètre.
Exemple 3 Les différents composés de la composition F sont mélangés sous forme de poudre, puis le mélange obtenu est cryobroyé jusqu'à obtenir une poudre de granulométrie inférieure à 300 pm. L'homogénéisation est réalisée au cours du processus de broyage.
3g de cette composition sont ensuite placés dans un moule en pyrex préalablement enduit d'agent de démoulage. Le moule est chauffé à une température de 190°C pendant min dans une étuve à chaleur tournante. Une éprouvette de polyamide expansé
semi-rigide de densité 0.2 est ainsi obtenue. La distribution cellulaire est de type fermée, et elle est assez régulière. La taille des cellules varie entre 0.1 et 0.2 mm de diamètre.
Exemple 4 Les différents composés de la composition F sont mélangés sous forme de poudre, puis le mélange obtenu est cryobroyé jusqu'à obtenir une poudre de granulométrie inférieure à 300pm. L'homogénéisation est réalisée au cours du processus de broyage.
3g de cette composition sont ensuite placés dans un moule en pyrex préalablement enduit d'agent de démoulage. Le moule est chauffé à une température de 190°C pendant min dans une étuve à chaleur tournante. Une éprouvette de polyamide expansé
semi-rigide, de densité 0.15 est ainsi obtenue. La distribution cellulaire est de type fermée, et 35 elle est assez régulière. La taille des cellules varie entre 0.1 et 0.2 mm de diamètre.
13 Exemple 5 Les différents composés de la composition H sont mélangés sous forme de poudre, puis le mélange obtenu est cryobroyé jusqu'à obtenir une poudre de granulométrie inférieure à 300pm. L'homogénéisation est réalisée au cours du processus de broyage.
3g de cette composition sont ensuite placés dans un moule en pyrex préalablement enduit d'agent de démoulage. Le moule est chauffé à une température de 190°C pendant 40 min dans une étuve à chaleur tournante. Une éprouvette de polyamide expansé
de densité 0.25 est ainsi obtenue. La distribution cellulaire est de type fermée, et elle est régulière. La taille des cellules varie entre 0.1 et 0.2 mm de diamètre.
Le module de Young de l'éprouvette obtenue est mesuré sur une série de 4 éprouvettes cylindriques de diamètre 26.5 mm et d'épaisseur 15.8 mm. La mesure est réalisée à l'aide de l'appareil INSTRON 1185 dans les conditions suivantes Température : 23°C
Humidité relative : 50%
Vitesse de déplacement : 20mm/min A l'aide de cet appareil on enregistre la courbe Contrainte-Déformation La figure 1 représente la courbe contrainte-déplacement correspondant à
l'éprouvette de composition H
Le module moyen mesuré est de 43.4 MPa .
Exemple 6 La composition J est obtenue par mélange des différents composés dans un co malaxeur BUSS 46 équipé d'une coupe en tête noyée. Les conditions d'extrusion sont les suivantes:
-Températures: 175-170-160-155-155-140°C
-Débit: 9 kg/heure Des billes de polyamide « prêt à mousser » de diamètre 1.5mm sont ainsi obtenu es. Ces billes sont ensuite alimentées dans une presse à injecter Billion Stabilog équipée d'un moule « plaque » de dimension 85x85x5 mm à injection directe centrale. Le profil de température sur les éléments de chauffe est le suivant : zone d 'alimentation 165°C-165°C-190°C. La température de la buse est maintenue à 240°C.
Une plaque de densité 0.45 (peau inclue) est obtenue.
Exemple 7
3g de cette composition sont ensuite placés dans un moule en pyrex préalablement enduit d'agent de démoulage. Le moule est chauffé à une température de 190°C pendant 40 min dans une étuve à chaleur tournante. Une éprouvette de polyamide expansé
de densité 0.25 est ainsi obtenue. La distribution cellulaire est de type fermée, et elle est régulière. La taille des cellules varie entre 0.1 et 0.2 mm de diamètre.
Le module de Young de l'éprouvette obtenue est mesuré sur une série de 4 éprouvettes cylindriques de diamètre 26.5 mm et d'épaisseur 15.8 mm. La mesure est réalisée à l'aide de l'appareil INSTRON 1185 dans les conditions suivantes Température : 23°C
Humidité relative : 50%
Vitesse de déplacement : 20mm/min A l'aide de cet appareil on enregistre la courbe Contrainte-Déformation La figure 1 représente la courbe contrainte-déplacement correspondant à
l'éprouvette de composition H
Le module moyen mesuré est de 43.4 MPa .
Exemple 6 La composition J est obtenue par mélange des différents composés dans un co malaxeur BUSS 46 équipé d'une coupe en tête noyée. Les conditions d'extrusion sont les suivantes:
-Températures: 175-170-160-155-155-140°C
-Débit: 9 kg/heure Des billes de polyamide « prêt à mousser » de diamètre 1.5mm sont ainsi obtenu es. Ces billes sont ensuite alimentées dans une presse à injecter Billion Stabilog équipée d'un moule « plaque » de dimension 85x85x5 mm à injection directe centrale. Le profil de température sur les éléments de chauffe est le suivant : zone d 'alimentation 165°C-165°C-190°C. La température de la buse est maintenue à 240°C.
Une plaque de densité 0.45 (peau inclue) est obtenue.
Exemple 7
14 La composition K est obtenue par mélange des différents composés dans un co malaxeur BUSS 46 équipé d'une coupe en tête noyée. Les conditions d'extrusion sont les suivantes:
-Températures: 175-170-160-155-155-140°C
-Débit: 9 kg/heure Des billes de polyamide « prêt à mousser » de diamètre l.5mm sont ainsi obtenu es. Ces billes sont ensuite alimentées dans une presse à injecter Billion Stabilog équipée d'un moule « plaque » de dimension 85x85x5 mm à injection directe centrale. Le profil de température sur les éléments de chauffe est le suivant : zone d 'alimentation 165°C-165°C-190°C. La température de la buse est maintenue à 240°C.
Une plaque de densité 0.45 (peau inclue) est obtenue.
-Températures: 175-170-160-155-155-140°C
-Débit: 9 kg/heure Des billes de polyamide « prêt à mousser » de diamètre l.5mm sont ainsi obtenu es. Ces billes sont ensuite alimentées dans une presse à injecter Billion Stabilog équipée d'un moule « plaque » de dimension 85x85x5 mm à injection directe centrale. Le profil de température sur les éléments de chauffe est le suivant : zone d 'alimentation 165°C-165°C-190°C. La température de la buse est maintenue à 240°C.
Une plaque de densité 0.45 (peau inclue) est obtenue.
Claims (30)
1. Composition expansible comprenant au moins les composés suivants:
A: un composé comprenant au moins une fonction isocyanate B: un polyamide C: un composé comprenant au moins une fonction acide, de préférence carboxylique
A: un composé comprenant au moins une fonction isocyanate B: un polyamide C: un composé comprenant au moins une fonction acide, de préférence carboxylique
2. Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que le polyamide est un oligomère ou un polymère de masse moléculaire en nombre supérieure ou égale à
1000 g/mol.
1000 g/mol.
3. Composition selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le polyamide est choisi parmi le polyamide 6, le polyamide 6,6, leurs mélanges et copolymères.
4. Composition selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le polyamide est un polyamide linéaire
5. Composition selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le polyamide comprend des chaînes macromoléculaires étoiles ou H
6. Composition selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le polyamide est un copolyamide de structure arbre statistique
7. Composition selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le polyamide est une composition comprenant un polyamide linéaire et un polyamide étoile et/ou H et/ou arbre
8. Composition selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le polyamide est une composition comprenant un copolyamide hyperbranché
9. Composition selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le composé A est un polyisocyanate
10. Composition selon la revendication 9, caractérisée en ce que le polyisocyanate est un polyisocyanate de formule (I):
Y-(-N=C=O)n dans laquelle Y est un groupement polyvalent substitué ou non, comprenant ou non des hétéroatomes, aromatique, aliphatique, cycloaliphatique ou hétérocyclique et n est au moins égal à 1
Y-(-N=C=O)n dans laquelle Y est un groupement polyvalent substitué ou non, comprenant ou non des hétéroatomes, aromatique, aliphatique, cycloaliphatique ou hétérocyclique et n est au moins égal à 1
11. Composition selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisée en ce que le polyisocyanate est un diisocyanate ou un triisocyanate.
12. Composition selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisée en ce que le polyisocyanate est un isocyanurate.
13. Composition selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le composé A est différent d'un prépolymère ou d'un polymère.
14. Composition selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les fonctions isocyanate du composé A sont protégées par un groupement protecteur
15. Composition selon la revendication 13, caractérisé en ce que le groupement protecteur est un lactame, de préférence le caprolactame
16. Composition selon l'une des revendications 13 ou 14, caractérisée en ce que la température de déprotection des fonctions isocyanate du composé A est supérieure à
la température de fusion ou de ramollissement du polyamide B.
la température de fusion ou de ramollissement du polyamide B.
17. Composition selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le composé C est un diacide carboxylique.
18. Composition selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le composé C est le polyamide B.
19. Composition selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un porophore
20. Composition selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un nucléant et/ou un surfactant et/ou un plastifiant
21. Composition selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend des charges de renfort telles que des fibres de verre, des matifiants tels que le dioxyde de titane ou le sulfure de zinc, des pigments, des colorants, des stabilisants chaleur ou lumière, des agents bioactifs, des agents antisalissure, des agents antistatiques, et/ou des ignifugeants.
22. Procédé de préparation d'une mousse polyamide à partir d'une composition expansible selon l'une des revendications 1 à 21, comportant au moins les étapes suivantes:
a) chauffer la composition à une température au moins égale à 80°C
b) stabiliser la structure alvéolaire obtenue
a) chauffer la composition à une température au moins égale à 80°C
b) stabiliser la structure alvéolaire obtenue
23. Procédé selon la revendication 22, caractérisé en ce que la température de l'étape a) est supérieure ou égale à la température de fusion ou de ramollissement du polyamide de la composition
24. Procédé selon l'une des revendications 22 ou 23, caractérisé en ce que la température de l'étape a) est supérieure ou égale à la température de déprotection des fonctions isocyanate du composé A
25. Procédé selon l'une des revendications 22 à 24, caractérisé en ce que l'on introduit un agent porogène à l'étape a)
26. Procédé selon l'une des revendications 22 à 25, caractérisé en ce que l'on introduit à
l'étape a) un nucléant et/ou un surfactant et/ou un plastifiant
l'étape a) un nucléant et/ou un surfactant et/ou un plastifiant
27. Procédé selon l'une des revendications 22 à 26, caractérisé en ce que l'on introduit à
l'étape a) des charges de renfort telles que des fibres de verre, des matifiants, des pigments, des colorants, des stabilisants chaleur ou lumière, des agents bioactifs, des agents antisalissure, et/ou des agents antistatiques.
l'étape a) des charges de renfort telles que des fibres de verre, des matifiants, des pigments, des colorants, des stabilisants chaleur ou lumière, des agents bioactifs, des agents antisalissure, et/ou des agents antistatiques.
28. Procédé selon l'une des revendications 22 à 27, caractérisé en ce que l'étape b) est obtenue par voie physique et/ou chimique
29. Mousse obtenue par le procédé selon l'une des revendications 22 à 28
30. Mousse selon la revendication 29, caractérisée en ce qu'elle présente une masse volumique inférieure ou égale à 0,5 g/cm3, de préférence inférieure ou égale à
0,3 g/cm3
0,3 g/cm3
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