FR2467229A1 - Mousse de polyurethane rigidifiee a alveoles ouvertes, compositions et procedes pour preparer cette mousse - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne des mousses de polyuréthane à alvéoles ouvertes et rigidifiées et des procédés d'obtention de ces mousses. Les mousses de polyuréthane à alvéoles ouvertes flexibles de la présente invention peuvent être rigidifiées par addition d'une résine époxy dans le mélange avant la prise en mousse. Après formation de la mousse flexible on ajoute un agent de durcissement de l'époxy pour durcir la résine époxy et ainsi rigidifier ladite mousse flexible. Les mousses flexibles de l'invention peuvent être façonnées à la configuration désirée avant d'être rigidifiées. La présente invention s'applique notamment au domaine de la filtration des eaux usées.

Description

L'invention concerne les mousses de polyuréthane rigidifiéeà

cellulesouvertez Plus particulièrement, l'invention concerne l'utilisation d'une résine époxy pour rigidifier la mousse flexible à alvéolesouvertes Il existe trois méthodes très bien connues pour former des mousses de polyuréthane. La méthode la plus largement utilisée en industrie est la méthode à une seule étape appelée en anglais "one shot method". Dans cette

méthode, les divers composants de la mousse, un polyiso-

cyanate, un polyol, un catalyseur, un agent soufflant et l'eau sont mélangés simultanément, et après un temps suffisant on obtient soit une mousse flexible à alvéoles ouvertesou une mousse rigide à alvéolesfermée; comme cela

est décrit par exemple dans le brevet américain N 4 092276.

Une autre méthode est la méthode à prépolymère qui comprend la réaction d'un polyéther ou d'un polyester avec un diisocyanate préalablement transformé en mousse en utilisant généralement un excès d'isocyanate pour produire un polymère à terminaison isocyanate appelé prépolymère. La production de mousse est réalisée par réaction du prépolymère sur l'eau avec formation de liaisons urée et dégagement de dioxydede carbone qui agit comme agent soufflant. Initialement, dans le procédé à prépolymère, la quantité d'eau ajoutée au système était limitée à la quantité stoéchiométrique requise pour réagir avec les groupes isocyanates libres du prépolymère. Ces réactionsdonnaient également des mousses rigidifiées à alvéoles ferméesou des mousses flexibles à alvéoles ouvertes comme cela est décrit dans lesbrevets canadiens NOs

575 494 et 575 495.

Une méthode plus récente de formation de mousses de polyuréthane est la méthode à prépolymère décrit dans le brevet américain N 4 137 200. Dans cette méthode, le prépolymère est formé à partir d'un polyol comprenant de l'oxyde d'éthylène à une corceanetin d'au moins 40% en mole et un polyisocyanate, le prépolymère réagit ensuite avec de l'eau ajoutée dans une quantité largement supérieure

2467229.;

à la quantité requise pour réagir avec les radicaux

isocyanates libres du prépolymère.

Les mousses de polyuréthane peuvent être compres-

sées et soumises à des hautes températures pendant de longues périodes pour former une mousse qui prend une forme compressée. Un tel procédé peut être accompli pendant que la mousse durcit (brevet américain N 3 012 2821 u après que la mousse soit durcie (brevet américain N 3 050 432) ou après que la mousse ait été durcie et imprégnée avec des polymères (brevet américain N 3 400 196). Cependant, les dimensions de la mousse ne peuvent être maintenues uniformément et après des périodes variables, ces dimensions reviennent à leur valeur d'origine. Un objet de la présente invention est de procurer pour réaliser des filtrations, un long feutre ou filtre en mousse de polyuréthane à cellule ouverte maintenant

intégralement ses dimensions.

Un autre objet de l'invention est de procurer une mousse rigidifiée à alvéoles ouvertesqui présentera une stabilité de dimensionsous un courant de fluide à pression

relativement élevée.

Encore un autre objet de l'invention est la formation d'une mousse de polyuréthane rigidifiéeayant

de bonnes propriétés d'absorption acoustique.

L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, détails et avantages de celle-ci

apparaîtront plus clairement au cours de la description

explicative qui va suivre faite en référence aux exemples

donnés uniquement comme illustration de l'invention.

La présente invention concerne l'utilisation d'une résine époxy dans la composition pour réaliser une mousse de polyuréthane à alvéolesouvertessoit par la

méthode à une étape soit par la méthode à prépolymère.

Après formation de la mousse et reformage, si nécessaire, on ajoute un agent de prise époxy de la résine époxy, pour rigidifier la mousse à alvéolesouvertespréalablement flexible. L'invention concerne des mousses de polyuréthane qui sont rigidifiées et ont des alvéoles ouvertes, forme bien connue dans le domaine des mousses. De telles mousses peuvent être réalisées par soit la méthode à une étape soit la méthode à prépolymère. Dans la méthode à une étape, qui est la méthode la plus largement utilisée industriellement, un isocyanate organique, de préférence un diisocyanate aromatique réagit avec un composé contenant un hydrogène actif, de préférence un polyéther polyol,et d'autres éléments tels que de l'eau, des agents soufflants auxiliaires, des catalyseurs et des agents à surface active.

Les radicaux contenant un hydrogène actif conve-

nable, tels que déterminés par la méthode de Zerewitinoff, qui sont réactifs avec un radical isocyanate, comprennent

les groupements -OH, -NH-, -COOH, et -SH ou analogues.

Des exemples de types convenables de produits organiques contenant au moins unradical à deux hydrogènesactif% qui sont réactifs avec un radical isocyanate, sont des polyesters à terminaison hydroxyle, des polyols éther polyalkylènes, des polymères polyuréthanes à terminaison hydroxyle, des polythioéthers polyhydroxyles, des acides contenant du phosphore et des groupements additionnels d'oxyde alkylène, des polyacétals, des polyols aliphatiques, des thiols aliphatiques comprenant lss alkane thiols, les alcène thiols et les alcyne thiols ayant deux ou plusieurs groupes -SH; des diamines aliphatiquesaromatiques et Mtérocycliques et des mélanges de celles-ci. Les composés qui contiennent deux ou,plusieurs différents radicaux compris dans les classes définies ci-dessus peuvent également être utilisés dans le procédé de la présente invention tels que, par exemple des amino alcools qui contiennent un groupe amine et un groupe hydroxyle. On peut également utiliser des composés qui contiennent un groupe -SH et un groupe -OH aussi bien que ceux qui contiennent un

groupe amine et un groupe -SH.

Quelques polyesters à terminaison hydroxyle convenables peuvent être utilisés, tels que ceux obtenus à partir par exemple d'acides polycarboxyliques et d'alcools polyhydroxyles. Les acides polycarboxyliques qui peuvent être utilisés sont par exemple l'acide oxalique, l'acide malonique, l'acide succinique, l'acide glutarique, l'acide adipique, l'acide pimélique, l'acide subérique, l'acide azélalque, l'acide sébacique, l'acide brassylique, l'acide thapsique, l'acide maléique, l'acide

fumarique, l'acide glutaconique, l'acide X -hydromuconique,-

l'acide A -hydromuconique, l'acide < -butyl-W-éthyl glutarique, l'acide 0, / -diéthylsuccinique, l'acide isophtalique, l'acide téréphtalique, l'acide hémimellitique et l'acide 1,4-cyclohexane-dicarboxylique. Quelques alcools polyhydroxyles convenables, comprenant-des alcools aliphatiques et aromatiques, qui peuvent être utilisés sont par exemple l'éthylène glycol, le 1,3-propylène glycol, le 1,2-propylène glycol, le 1, 4-butylène glycol, le

1,3-butylène glycol, le 1,2-butylène glycol, le 1,5-

pentanediol, le 1,4-pentanediol, le 1,3-pentanediol, le 1,6-hexanediol, le 1,7-heptanediol, le glycérol, le 1,1,1-triméthylolpropane, le 1,1,1triméthyloléthane, l'hexane-1,2,6-triol, l' CK-méthyl glucoside, le

pentaérythritol et le sorbitol. Le terme alcool poly-

hydroxyle comprend également les composés dérivés du

phénol tels que 2,2-bis(4-hydroxyphényl)propane, communé-

ment appelé le bisphénol A. Les polyesters à terminaison hydroxyle utilisés

sont le polyester amide tel qu'il est obtenu par l'incor-

poration d'amine ou d'amino alcool dans les réactifs pour la préparation des polyesters. Donc les polyesters amides peuvent être obtenus par condensation d'un amino alcool tel que l'éthanol amide avec les acides polycarboxyliques cités ci-dessus ou ils peuvent être réalisés en utilisant les mêmes composants qui complètent le polyester à terminaison hydroxyle avec seulement une partie des composants diaminés telle que l'éthylènediamine. Les 2467229i acides de phosphore à groupements additionnels oxyde Valkylène qui peuvent être utilisés comprennent les groupes additionnels neutres préparés à partir des oxydes d'alkylène révélés ci-après pour l'utilisation dans la préparation du polyol polyéther polyalkylène. Les acides de phosphore qui peuvent être utilisés sont les acides contenant un groupe P205 à une équivalence comprise entre environ 72%

et 95%. Les acides phosphoriques sont préférés.

Quelques polyacétals à terminaison hydroxyle, convenables qui peuvent être utilisésisont par exemple les produits de réaction du formaldéhyde ou d'un autre aldéhyde convenable avec un alcool dihydroxyle ou un

oxyde dealkylène tels que ceux décrits ci-après.

Les thiols aliphatiques pouvant être utilisés dans la présente invention, comprennent les alcools thiols contenant au moins deux groupes -SH, tels que par exemple 1,2-éthanedithiol, 1,2-propenedithiol, 1,3-propanedithiol, et 1,6-hexanedithiol; des alcènethiols tels que par exemple 2-butène-1,4dithiol et des alcynethiols tels que par

exemple le 3-hexyne-1,6-dithiol.

Les polyamines utilisés dans la présente invention comprennent des polyamines aromatiques tels que méthylène dianiline, polyarylpolyalkylène polyamine(dianiline méthylène brut), p-aminoaniline, 1,5diaminonaphtalène et 2,4-diaminotoluène; les polyamines aliphatiques tel que par exemple éthylènediamine, 1,3-propylènediamine; 1,4butylènediamine et 1,3-butylènediamine aussi bien

que les dérivés secondairement substitués de ceux-ci.

En plus des composés ci-dessus contenant un groupe hydroxyle utile pour la formation des mousses de polyuréthane, d'autres composés peuvent être utilisés et comprennent les polyols greffés. Ces polyols sont préparés par le produit de polymérisation in situ d'un monomère de vinyle dans un milieu polyol réactif et en présence d'un initiateur à radical libre. Laraction est généralement mise en oeuvre à une température comprise entre environ 400 et 1500C. Le milieu polyol réactif a généralement un poids moléculaire d'au moins environ 500 et un nombre de groupes hydroxyles compris entre environ 30 et 600. Le polyol greffé a un poids moléculaire d'au moins environ 1.500 et une viscosité inférieure à 40.000 cps pour une concentration en polymère égale à 10%. Ces polyols greffés et leur méthode de préparation sont bien décrits dans les brevets américains NS 3 383 351; 3 304 273; 3 652 639 et 3 823 201. Les polyols utilisés dans la présente invention sont révélés dans les références ci- dessus. On peut également utiliser des groupes esters contenant des polyolstdans la présente invention. Ces polyols sont préparés par la réaction d'un oxyde d'alkylène avec un anhydride d'acide organique dicarboxylique et un composé contenant un atome d'hydrogène réactif. Ces polyols et leur méthode de préparation sont très bien décrits dans les brevets américains Nos 3 585 185, 3 639 541 et 3 639 542. Compte tenu de ce qui précède, il est clair que les ingrédients polyols particuliers employés dans la préparation-du pseudo prépolymère n'est pas un des aspects critiques de la présente invention. Des composés contenant au moins deux atomes d'hyvurogène réactif peuvent être également utilisés. Les composés particulièrement préférés sont ceux possédant un équivalent poids entre

environ 10 et 1.500.

Les polyétherpolyols sont maintenant bien connus dans l'art antérieur et sont généralement préparés par réaction d'un alcool polyhydroxyle et d'un oxyde d'alkylène en présence d'un catalyseur. Les alcools polyhydroxyles utilisés comprennent par exemple l'éthylène glycol, le pentaérythritol, le méthyl glucoside, le propylène glycol, le 2,3-butylène glycol, le 1,3butylène glycol, le 1,5-pentanediol, le 1,6-hexanediol, le glycérol, le triméthylol propane, le sorbitol, le sucrose et les mélanges de ceux-ci. Les oxydes d'alkylène pouvant être utilisés comprennent par exemple l'oxyde d'éthylène,

l'oxyde de propylène, l'oxyde de butylène, l'oxyde d'amy-

lène, ltépichlorhydrine et les mélanges de ceux-ci. S'il

2467229-

est nécessaire, une partie des alcools polyhydroxyles

peut être remplacée par des diamines primaires mono-

nucléaires tellesque l'éthylène diamine, la 1,6-hexane

diamine,comme cela est déjà bien connu.

D'autres polyéthers comprennent ceux préparés par réaction d'un 1,2-oxyde d'alkylène tel que par exemple l'oxyde d'éthylène, l'oxyde de propylène, l'oxyde de butylène ou les mélanges de ceux-ci avec des benzènes polyhydroxydes mononucléaires tels que par exemple le

résorcinol, le pyrogallol, le phloroglucinol, l'hydro-

quinone, le 4,6-di-t-butylcatéchol, le catéchol, le méthylphloroglucinol, le 2,5,6-triméthylrésorcinol, le 4-éthyl-5,6-diméthylrésorcinol, le nhexylrésorcinol, le 4-chloro-5-méthyl résorcinol et analogues. Encore d'autres

polyéthers peuvent être préparés par réaction des 1,2-

oxyde d'alkylène avec des hydroxybenzènes polynucléaires tels que par exemple les divers composés di-, tri- et tétraphénylols dans lesquels deux à quatre groupes hydroxybenzènes sont liés par des liaisons simples ou par des radicaux hydrocarbonés aliphatiques contenant de 1 à 12 atomes de carbone. Les composés diphénylols comprennent par exemple le 2,2-bis(phydroxyphényl)propane, le bis(p-hydroxyphényl)méthane et les différents diphénols et diphénylol méthanes décrits dans les brevets américains N s 2 506 486 et 2 744 882. Les composés triphénylols qui peuvent être employés comprennent les alpha, alpha, omega, tri(hydroxyphényl)alcanes tels que par exemple 1,1,2-tris(hydroxyphényl) éthane; 1,1,3tris(hydroxyphényl)-propane; 1,1,3-tris(hydroxy-3-méthylphényl)propane; 1, 1,3-tris(dihydroxy-3-méthylphényl)propanes 1,1,3-tris(hydroxy-2,4diméthylphényl)propane; 1,1,3-tris(hydroxy-2,5-diméthylphényl)propane; 1, 1,3-tris(hydroxy-2,6-diméthylphényl)propane; 1,1,4-tris(hydroxyphényl) butane; 1,1,4-tris(hydroxyphényl)-2-éthylbutane; 1,1,4tris(dihydroxyphényl)butane; 1,1,5-tris(hydroxyphényl)-3-méthylpentane; 1, 1,8-tris(hydroxfphényl)-octane;

1,1,10-tris(hydroxyphényl)décane et analogue.

Les composés tétrahydroxyphényles qui peuvent réagir avec les 1,2-oxyde d'alkylène comprennent les alpha, alpha, oméga, oméga-tétrakis(hydrophényl)alcanes tels qie par exemple 1,1,2, 2-tétrakis(hydroxyphényl) éthane; 1,1,3,3-tétrakis (hydroxy-3-méthylphényl)propane; 1,1,4,4tétrakis(hydroxyphényl)butane; 1,1,4,4-tétrakis(hydroxyphényl)-2éthylbutane; 1,1,5,5-tétrakis(hydroxyphényl) pentane; 1,1,5,5tétrakis(hydroxyphényl)-3-méthylpentane; 1,1,5,5-tétrakis(dihydroxyphényl) pentane; 1,1,8,8-tétrakis(hydroxy-3-butylphényl)octane; 1,1,8,8tétrakis(hydroxy-2,5-diméthylphényl) octane; 1,1,10,10tétrakis(hydroxyphényl)décane; et les composés correspondants qui contiennent également un groupe hydroxyle dans la chaine hydrooarbonée tel que par exemple 1,1,6,6-tétrakis-(hydroxyphényl)-2-hydroxyhexane; 1,1, 6,6-tétrakis-(hydroxyphényl)-2-hydroxy-5-mê.hylhexane; 1,1,7,7tétrakis(hydroxyphényl)-3-hydroxiep-tane et analogue. D'autres polyesters pouvant être utilisés avantageusement dans l'invention comprennent les

1,2-oxyde d'alkylène dérivés d'amines primaires mono-

nucléaires telles que par exemple o-, m- et p-phénylène-

diamine; 2,4 et 2,6-diaminotoluène; 2,6-diamino-p-xyl ne; 4,6-diamino-mxylène; 2,4-diamino-m-xylène; 3,5-diamino-o-xylène; isohexyl-pphénylènediamine; 3,5-diaminotoluène; méthane-bis-o-chloraniline et analogue; les polyamines aromatiques fondus et polynucléaires telles que 1,4-naphtalènediamine; 1,5-naphtalènediamine: 1,8-naphtalènediamine; benzidine; toluidine;

4,4' -méthylènedianiline; 53,3-diméthoxy-4,4 '-biphényldia-

mine; 3,3' -dichloro-4,4' -biphényldiamine; 3,3' -diméthyl-4,4' biphényldiamine;4,4' -éthylènedianiline; 2467229i 4,4'éthylidènedianiline; 2,7-fluorènediamine; 1,4-anthradiamine; 3,3 tbiphényldiamine;

9,10-diaminophénanthrène et 4,4'-diaminoazobenzène.

Les polyétherpolyols utilisés dans la présente invention sont liquides ou des solides fusiblesayant des poids moléculaires compris entre environ 500 et 5.000 et ayant un nombre de groupes fonctionnels d'environ 1,5

à moins de 3.

Les polyols de la présente invention peuvent être

soit bloqués par un polyisocyanate pour former le pré-

polymère ou soit réagir avec ceux-ci dans le procédé à une étape. Les polyisocyanates utilisés dans la présente invention pour former soit des prépolymères ou réagir dans le procédé à une étape, sont de formule générique R-(NIC0) dans laquelle n est égal à 2-4 et R est une des parties d'un corps organique polyvalent ayant une valence de n. Les polyisocyanates utilisables dans la présente invention comprennent par exemple le toluène-2,4-diisocyanate, le toluène-2,6-diisocyanate, des mélanges commercialisés de toluène-2,4- et 2,6-diisocyanates, éthylène diisocyanate, éthylidène diisocyanate, propylène-1,2-diisocyanate, cyclohexylène-1,2-diisocyanate, cyclohexylène-1,4-diisocyanate, mph6nylène diisocyanate, 3,3 '-diphényl-4,4 '-biphénylène diisocyanate, 4, 4' -biphénylène diisocyanate, 3,3'-dichloro-4,4'-biphénylène diisocyanate, 1,6-hexaméthylène diisocyanate, 1,4-tétraméthylène diisocyanate, 1,10décaméthylène diisocyanate, 1,5-naphtalènediisocyanate, cumène-2,4diisocyanate, 4-méthoxy-1,3-phénylènediisocyanate, 4-chloro-1,3phénylènediisocyanate, 4-bromo-1,3-phénylènediisocyanate, 4,éthoxy-1,3phénylènediisocyanate, 2,4 -diisocyanato-diphényléther, ,6-diméthyl-1,3phénylènediisocyanate,

2467229.,

2,4-diméthyl-1,3-phénylènediisocyanate, 4,4'-diisocyanat -diphényléther, benzidinediisocyanate, 4,6-diméthyl-1,3-phénylènediisocyanate, 9,10anthracènediisocyanate, 4,4'-diisocyanatodibenzyle, 3,3'-diméthyl-4,4'diisocyanato-diph6nylméthane, 2,6-diméthyl-4,4'-diisocyanatodiphényl, 2,4diisocyanato-stilbène, 3,3'-diméthyl-4,4'-diisocyanatodiphényl, 3,3'diméthoxy-4,4'-diisocyanatodiphényl, 4,4'-méthylène bis(diphénylisocyanate), 4,4'-méthylène bis(dicyclohexylisocyanate), 1,4anthracènediisocyanate, 2,5-fluorènediisocyanate, 1,8naphtalènediisocyanate et 2,6-diisocyanatobenzofuranne, PAPI (nom commercial du polyaryl polyisocyanate vendu par la Compagnie Upjohn, et défini dans le brevet américain N 2 683 730), 2,4,6-toluènetriisocyanate, 4,4'4"-triphénylméthane triisocyanate et diphénylméthane tétraisocyanate. Cette liste n'est pas limitative, et on peut également utiliser les polyisocyanates aliphatiques tels que par exemple le triisocyanate Desmodur N-100 vendu par Mobay qui est un hexaméthylènediisocyanate à composé biuret additionnel;-le diisocyanate Hylène W vendu par DuPont, qui est le 4,4'.-dicyclohexylméthane diisocyanate; le diisocyanate IPDI ou isophorone diisocyanate vendu par Thorson Chemical Corp., qui est le 3-isocyanatométhyl-3,5,5triméthylcyclohexyl

isocyanate; ou le diisocyanate THMDI vendu par Verba-

Chemie, qui est un mélange des isomères 2,2,4- et 2,4,4-

de triméthyl hexaméthylène diisocyanate.

Il est également évident que les mélanges de deux ou plusieurs de ces polyisocyanates peuvent être utilisés. Les isocyanates aromatiques sont préférés et

plus particulièrement les diisocyanates de toluène.

Dans la méthode à une étape des agents auxiliaires de soufflage peuvent être utilisés pour compléter

l'action de soufflage produite par la réaction de l'eau.

Les exemples de ces agents de soufflage utiles comprennent les hydrocarbures halogénés tels que par exemple le monofluorotrichlorométhane, le dichlorodifluorométhane, le 1,1,2trichloro-1,2,2-trifluoroéthane, le sym-dichlorotétrafluoroéthane, le chlorure d'éthylène, le chlorure de méthylène, le chloroforme et le tétra-

chlorure de carbone.

D'autres agents moussants utiles pour la présente invention comprennent des éthers, alcènes et alcanes à bas poids moléculaire tels que par exemple le méthane, l'éthane, l'éthylène, le propane, le propylène, le pentane, l'hexane, l'heptane, le diéthyl éther, le diisopropyléther, et les mélanges de ceux-ci et analogues. Généralement, les agents soufflants hydrocarbures halogénés sont utilisés selon une quantité variant d'environ 1 à 50

parties en poids pour 100 parties en poids de polyol.

Dans la réaction de formation de mousse de polyuréthane à une étape, l'isocyanate organique réagit avec le polyol et l'eau en présence de fluorocarbures et de catalyseurs. Le polyol réagit avec un peu d'isocyanate pour former une cha ne allongée de polyuréthane, un peu d'isocyanate réagit avec l'eau pour former l'acide carbamique qui se décompose pour donner une amine primaire et du dioxyde de carbone, le dioxyde de carbone et les fluorocarbures dilatent le polyuréthane en une mousse à structure cellulaire, et l'amine primaire formée à partir de la réaction gazeuse, réagit avec l'isocyanate pour former un urée qui à son tour réagit avec un peu d'isocyanate pour former des structures allophanates et

biuret réticulées.

Généralement, dans le procédé à une étape, l'eau est additionnée dans une quantité variant entre 10% en moins et 10% en plus de la quantité requise pour une réaction stoéchiométrique avec Ies radicaux isocyanates libres restant sur le polyisocyanate après que le polyisocyanate ait été transformé en une chaine allongée par le polyol, c'est-à-dire, 0,4 à 0,55 mole d'eau par mole d'isocyanate. L'eau est additionnée au mélange pour favoriser la production de dioxyde de carbone pour développer la structure de la mousse. L'eau additionnée doit être traitée de manière à enlever les impuretés telles que le fer, les sels de calcium et autres matériaux qui produisent la dureté. Préférablement, l'eau doit être soumise à un traitement avec plusieurs zéolites et autres tamis moléculaires ou distillée pour enlever toutes les impuretés. Un surfactant est additionné dans une quantité d'environ-0,1 à 5 parties pour améliorer la structure cellulaire et prévenir le dégonflement de la mousse durant la phase de dilatation de l'agent soufflant. Les surfactants

typiques sont les huileset savons silicones et les co-

polymères blocs siloxane oxylalkylènes tels que ceux

décrits dans le brevet américain N 2 834 448.

Les catalyseurs sont additionnés dans des quantités variant d'environ 0,1 à 5 parties pour 100

parties de polyoltpour accélérer les différentes réactions.

La réaction d'allongement de chaîne, o le polyol réagit avec l'isocyanate pour produire le polyuréthane, est accélérée par des amines tertiaires, plus particulièrement quand elles contiennent un co- catalyseur d'étain. Les exemples d'amines tertiaires comprennent la triéthylène diamine, la tétraméthyl butanediamine, la triéthylamine,

la n-méthylmorpholine, la N-éthylmorpholine, la diéthyl-

éthanolamine, la N-conz=ho1i, 1-mdy-4-dim-anlpi N, N-d jel-N--(éfty) SLSamin1opsffio)amnîe'la NN-i&g-3-aiybrxopyl

amine et la diméthyl benzyl amine. Les exemples de co-

catalyseurs d'étain comprennent le dibutyl dilaurate d'étain, le chlorure stanneux, le dibutyl di-2-éthyl hexoate d'étain, l'octoate stanneux, l'oléate stanneux,

le tétraméthyl étain, le tétra-n-butyl étain, le di-n-

butyl dichlorure d'étain, le diisobutyl bis(monobuyl maléate)d'étain, le di-n-butyl diacétate d'étain, le di-2-éthylhexyl bis(2-éthyl hexoate) d'étain, le tri-n-butyl acétonate d'étain et le dibutyl distéarate d'étain.

2467229;

Dans la méthode à pr6polymère citée dans le brevet américain N 4 137 200 déjà cité, un catalyseur n'est pas nécessaire dans la réalisation préférée, toutefois les catalyseurs conventionnels tels que l'octoate stanneux peuvent être utilisés dans la réaction de

formation de mousse, si cela est demandé.

Le prépolymère de polyisocyanate est fabriqué à partir du polyéther polyol qui contient assez d'unités

d'oxyéthylène pour fabriquer le prépolymère hydrophile.

Commeginéralement 6noncé, la présente mousse hydrophile, réticulée peut être préparée en utilisant la méthode à prépolymère par blocage d'un polyol polyoxycthylène avec un polyisocyanate de telle manière que le produit bloqué a une fonctionnalité de réaction plus grande que 2. Le produit bloqué est transformé en

mousse simplement par combinaison avec un réactif aqueux.

Préfërentiellement, le produit bloqué et/ou le réactif aqueux peut contenir un agent de réticulation, si désiré,

dans ce cas, le produit polyoxyéthylène polyol à terminai-

son isocyanate peut avoir une fonctionnalité approximative-

ment égale à 2.

Durant l'étape de blocage, il est souhaitable que le polyisocyanate réagisse avec le polyol de telle manière que le produit de réaction c'està-dire le produit bloqué isocyanatene contienne sensiblement plus de groupes

hydroxyles réactifs.

Un polyoxyéthylène polyol utilisé comme réactif dans la préparation du produit bloqué pour être transformé en mousse doit avoir un poids moléculaire moyen compris entre environ 200 et 20.000 et préférablement entre environ 600 et 6.000, avec une fonctionnalité des groupes hydroxyles d'environ 2 ou supérieure, préférablement

comprise entre environ 2 et 8.

Un polyoxyëthylène polyol est terminé ou bloqué par réaction avec un polyisocyanate. La réaction peut être mise en oeuvre dans une atmosphère inerte sèche telle que sous atmosphère d'azote, à pression atmosphérique et à 2467229g une température comprise entre environ 0 C et 120 C, pendant une période pouvant aller Jusqu'à 20 heures, en fonction de la température et du degré d'agitation. Cette réaction peut être effectuée également sous des conditions atmosphériques pourvu que le produit ne soit pas exposé à un excès d'humidité. Les polyisocyanates utilisés pour le blocage du polyoxyéthylène polyol sont les mêmes que

ceux cités précédemment pour la méthode à une étape.

Le blocage du polyoxyéthyilène polyol peut être effectué en utilisant des quantités stoéchiométriques de réactifs. Cependant, et préférentiellement, un excès de polyisocyanate est utilisé pour assurer un blocage complet du polyol. Ainsi, le rapport des groupes isocyanates aux groupes hydroxyles employé pour le blocage est compris

entre environ 1 à 4 isocyenates pour 1 hydroxyle.

Les produits de réaction isocyanate-polyoxy-

éthylène polyol bloqué (prépolymères) employés dans la

présente invention peuvent être expliqués comme suit.

Premièrement, quand l'eau e- le seul réactif avec les groupes isocyanates, on a une croissance de la chaine durant le procédé de formation de la mousse, le produit de réaction isocyanate-polyoxyéthylène polyol bloqué doit avoir une fonctionnalité moyenne en isocyanate supérieure à 2 et inférieure à environ 8 et dépend beaucoup de la composition du polyol et des composants

de l'agent de blocage. Deuxièmement, quand l'isocyanate-

polyoxyéthylène polyol bloqué a une fonctionnalité en isocyanate de seulement environ 2, alors l'eau ou le

réactif aqueux utilisé peut contenir un agent de réticula-

tion réactif isocyanate dispersé ou dissous comprenant une fonctionnalité effective plus grande que 2. Dans ce dernier cas, l'agent de réticulation réagit avec le polyoxyéthylène polyol à terminaison isocyanate qui est mélangé durant et après que le procédé de formation de mousse ait commencé. Troisièmement, quand l'isocyanate -

polyoxyéthylène polyol bloqué a une fonctionnalité en isocyanate seulement d'environ 2, alors l'agent de

2467229.

réticulation polyisocyanate ayant une fonctionnalité en isocyanate plus grande que 2 peut être incorporé dans celui-ci, ou soit préformé ou formé in situ, et le mélange résultant peut alors réagir avec l'eau ou un réactif aqueux, contenant de préférence un agent de réticulation réactif isocyanate dissous ou dispersé, pour obtenir une mousse polyuréthane hydrophile à alvéole

ouvertesà réseau non défini et réticulé.

Plusieurs modes différents peuvent être utilisés pour préparer le prépolymère, c'est-à-dire le produit de réaction hydrophile de polyoxyéthylène polyol à terminaison isocyanate ayant une fonctionnalité moyenne en isocyanate plus grande que 2. Dans la formation du prépolymère, des mélanges ou mixtures de plusieurs polyols et/ou polyisocyanates peuvent être utilisés de manière désiré aussi longtemps que la fonctionnalité moyenne totale en isocyanate de l'uréthane final contenant le

produit de réaction est plus grande que 2.

Une méthode possible pour préparer le prépolymère est la réaction du polyoxyéthylène glyool ayant une fonctionnalité réactive égale à 2 sur un excès de moles de diisocyanate. Cette réaction conduit à un produit isocyanate polyuréthane bloqué (A) ayant une fonctionnalité

en isocyanate égale à 2. Un polyol tel que le pentaéry-

thritol ayant une fonctionnalité réactive égale à 4 réagit avec un grand excès molaire de diisocyanate pour former un produit intermédiaire isocyanate-polyurdthane bloqué (B) ayant une fonctionnalité en isocyanate de 4. Par mélange des deux produits (A) et (B) ci-dessus, dans des proportions molaires variées, le mélange de produits obtenu à une fonctionnalité moyenne en isocyanate plus grande que 2 et un traitement avec des réactifs aqueux conduira auxnouvelles et améliorées mousses de polyuréthane hydrophiles élastiques à alvéolesouverteset réticulées de la présente invention. En plus, d'autres agents de réticulation monomères ou polymères polyisocyanates

peuvent être substitués aux produits de tétraisocyanate (B).

Le tolylène-2,4,6-triisocyanate ayant une fonctionnalité réactive de 3 est un exemple d'un monomère simple de triisocyanate qui peut être utilement employé pour arriver au même objectif, à savoir un système ayant une fonctionnalité moyenne en isocyanate plus grande

que 2.

Une deuxième méthode pour préparer le prépolymère consiste à mélanger un diol généralement linéaire avec un polyol ayant au moins trois groupes hydroxyles et de préférence trois à huit groupes hydroxyles (c'est-à-dire par exemple triméthylol-propane, le triméthyloléthane, le glycérol, le pentaérythritol ou sucrose). On utilise préférentiellement des monomères polyols ayant 3 à 4 groupes hydroxyles par mole. Le mélange réagit avec une quantité suffisante de polyisocyanate pour obtenir des prépolymères ne comprenant sensiblement plus de groupes hydroxyles non combinés, c'està-dire qu'on utilise préférentiellement un excès de polyisocyanate. On calcule cet excès pourque le rapport des groupes isocyanates aux groupes hydroxyles contenus dans le mélange de polyol soit environ égal à 4. Il est également préférable de réaliser la réaction de blocage par étape successive, c'est-à-dire que la quantité initiale de polyisocyanate additionnée au mélange est inférieure à la quantité théorique nécessaire pour réagir avec tous les groupes hydroxyles du mélange de polyol. Par exemple, on ajoute initialement 95% de la quantité théorique. Après réaction de cette quantité de polyisocyanate, on additionne la quantité de polyisocyanate nécessaire pous obtenir la quantité stoéchiométrique ou prfér mtieemit un excès correspondant à environ 105 à 115% de la quantité théorique. Il a été également trouvé que le polyoxyéthylène polyol bloqué comprenant une fonctionnalité en isocyanate plus grande que 2, utilisé pour préparer un polymère à réseau tridimensionnelle, doit être présent en une quantité suffisante pour assurer la formation et le

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dimensionnement de ce réseau. Des quantités de polyoxy-

éthylène polyol bloqué ayant une fonctionnalité en isocyanate plus grande que 2, contenus dans le composant devant être transformé en mousse sont comprises entre environ 3% en poids de ce composant et 100% en poids. Ainsi, il est possible d'inclure un polyoxyéthylène polyol bloqué ayant un élément terminal avec une fonctionnalité isocyanate de 2, c'est-à-dire un diisocyanate, dans une quantité comprise entre 0% en poids et environ 97% en poids du composant devant être transformé en mousse. Les quantités maximum de diisocyanate utilisées sont limitées pour permettre àla réticulation de se produite durant la formation de la mousse, ce qui est opposé à la formation d'une structure polymère linéaire, et pour obtenir les

propriétés désirées de la mousse finalement obtenue.

Les polyoxyéthylènes polyols utilisés dans l'invention sont des produits de réaction solubles dans l'euet d4rivés de la polymérisation de l'oxyde d'éthylène en présence d'un composé initiateur polyfonctionnel tel que l'eau, l'éthylène glycol, le glycérol,le pentaérythritol, le sucrose ou analogue. Les poids moléculaires peuvent varier dans de larges proportions, en ajustant les rapports relatifs du monomère d'oxyde d'éthylène et du composé initiateur. Le domaine des

poids moléculaires préférés ont été décrits précédemment.

Il est possible et quelquefois désirable d'incorporer des quantités variées d'un relativement comonomère hydrophobe dans l'oxyde d'éthylènetbase des produits de polymérisation. Ainsi, les comonomères tels quel':oxyde de propylène ou oxyde de butylène peuvent être copolymérisés pour donner un copolymère libre ou un copolymère bloqué ou les deux, de telle manière que les copolymères restent hydrophiles tout en ayant d'autres caractéristiques désirables pour certaines applications,

principalement une flexibilité améliorée à basse tempéra-

ture, une résistance à la compression, une élasticité et analogues. On copolymérise 40 à 60% de moles, et préférentiellement environ 25 à 45% de moles de comonomère relativement hydrophobe avec le monomère d'oxyde d'éthylène. Selon l'invention, on peut encore produire des mousses hydrophiles à réseau réticulé quand ces produits sont utilisés comme polyols intermédiaires.

Ainsi, d'après la description ci-dessus, le terme

"polyoxyéthylène polyol" comprend non seulement les homopolymères d'oxyde d'éthylène mais également les copolymères hydrophiles d'oxyde d'éthylène tels que ceux décrits ci-dessus dans lesquels ces dérivés polyols ont une fonctionnalité en hydroxyle d'environ 2 ou supérieure, et l'oxyde d'éthylène contient environ 40 à % de moles et préférablement une quantité supérieure

à environ 55% en moles.

Pour réaliser la transformation en mousse et la préparation d'un polymère à réseau réticulé, le prépolymère ou la résine réactive est simplement combiné avec un composé aqueux particulier. Ce composant bloqué de

réaction isocyanate sera appelé ci-après "résine réactive".

Le composant aqueux peut être de l'eau, des boues aqueuses ou une suspension, une émulsion aqueuse, une solution aqueuse contenant des matériaux solubles. Pour simplifier le texte, le composant aqueux sera appelé ci-après le réactif aqueux. En opposition avec les réactions typiques de polyuréthane telles que celles utilisant un catalyseur ou analogue, dans lesquelles une mole de -NCO réagit avec une demi-mole d'eau, la réaction décrite dans le brevet américain NO 4 137 200 est réalisée avec un large mais contrôlé excès d'eau. Dans les réactions polyuréthanes connues dans l'art antérieur, on employait

un excès d'eau pour obtenir des propriétés améliorées.

Ceci a été décrit à la page 43 de la publication "Polyurethanes" écrite par Saunders et Frisch publiée par Interscience Publishers, dans laquelle il est décrit que si l'on utilise une quantité d'eau inférieure à la quantité stoéchiométrique, la mousse est moins réticulée, compacte, et a un allongement inférieur et une plus haute densité. Il a été également observé qu'un important excès d'eau épuisera les groupes isocyanates libres laissant une quantité insuffisante d'isocyanate pour réaliser efficacement la réticulation/et conduit à la formation de beaucoup de radicaux amines terminaux libres. Lorsque la quantité d'eau augmente, la densité de la mousse décroît, et un excès d'eau supérieur à 30-50% ccduit à une

diminution marquante des propriétés physiques.

La voie néfaste dans laquelle l'addition d'eau influe sur la technique et le résultat de l'invention décrite dans le brevet américain N 4 137 200 peut être illustrée en considérant l'index d'eau: équivalents d'eau x 100

- valeur de l'index d'eau.

équivalents de NCO Ici on doit prendre en compte que dans les réactions de formation de mousse de polyuréthane une mole d'eau consomme finalement deux groupes NCO c'est-à-dire que 1 mole d'eau correspond à 2 équivalents -OH qui réagissent avec 2 équivalents de NCO. La valeur 100 de l'index d'eau indique que les équivalents d'eau et les équivalents d'isocyanate sont en équilibre. Un index de 95 indique qu'il y a 5% d'équivalents d'eau de moins tandis qu'un index de 105 indique qu'il y a 5% d'équivalentsd'eau en excès. Dans la pratique antérieure, il est généralement utilisé un faible manque d'équivalent d'eau habituellement de 3 à 5% (c'est-à-dire un faible excès d'isocyanate),

et plus particulièrement pour l'obtention de mousses Demibs.

Dans la réaction à prépolymère décrite dans le brevet américain N 4 137 200, la quantité d'eau employée doit être en excès et est égale à 6,5 moles d'eau par mole de groupes NCO (la valeur correspondante de l'index d'eau est de 1.300). La quantité d'eau employée peut aller jusqu'à 1.000 moles et de préférence d'environ 390 moles d' H20 par mole de radicaux NCO (valeur de l'index d'eau 78 000). Ainsi la concentration en eau disponible dans le réactif aqueux est d'au moins 6,5 et tombe dans l'intervalle

2467229-

d'environ 6,5 à environ 390 moles de H20 par mole de groupes NCO, c'est-àdire que la valeur de l'index H20

est d'environ 1.300 à environ 78.000,- et préférentielle-

ment d'environ 4.000 à environ 40.000, ce qui correspond à environ 20 à 200 moles d'H20 par mole de groupes NCO. Lteau disponible dans le réactif aqueux est l'eau pouvant entrer en réaction avec le prépolymère, et qui est exclusivement de l'eau qui peut réaliser une couche durant la réaction ou de l'eau additionnelle qui peut être également de l'eau d'absorption ou de l'eau de mélange des composants ou additifs présents dans et formant le

réactif aqueux.

La température cb iéaction pour réaliser la prise en mousse est évidemment régulée par la viscosité du prépolymère. La réaction peut être exécutée soit comme une réaction diaontine ou comme une réaction continue. On peut verser le prépolymère (résine réactive) dans le réactif aqueux ou on peut les combiner simultanément lorsque l'on utilise une pulvérisation ou des techniques d'application par moussage. Des équipements de pulvérisation mélangeurs et doseurs peuvent être employés, selon le cas. On doit éviter une agitation excessive de la phase aqueuse si l'on désire une structure intégrale, en effet cette agitation excessive peut déchirer la structure de la

mousse.

_ L'utilisation d'un important excès molaire d'eau dans le réactif aqueux conduit à plusieurs avantages importantsàdesaméliorations des compositions de mousse de polyuréthane conventionnelles de l'art antérieur. Par exemple, dans les compositions de mousse de polyuréthane conventionnelles, la concentration en eau doit être soigneusement contrôlée et maintenue proche de la quantité

théorique, et à une quantité habituelle nettement infé-

rieure à un index de H20 de 400 (2 moles H20 par radicaux NCO dans les composants de réaction polyuréthane). Cette concentration inférieure demande l'utilisation d'un catalyseur pour augmenter la vitesse de la polymérisationm de la réaction de formation de mousseet demande une étape de mélange intensive pour obtenir un bon mélange des réactifs et des catalyseurs de manière à produire un produit cellulaire uniforme et contrôlable. Au contraire, la réaction à prépolymère du brevet américain N 4 137 200 demande un très large excès d'eau c'est-à-dire une valeur de l'index H20 supérieure à environ 1.300. En utilisant cette technique, la qualité du produit et son uniformité n'est pas très sensible à la précision du dosage et du mélange du réactif aqueux, et l'utilisation d'un catalyseur de polymérisation ou d'un instigateur estaLttit De plus, les systèmes conventionnels de mousse de polyuréthane sont limités par l'épaisseur de la pulvérisation cela est du au fait que la réaction de formation de mousse qui est très exothermique tend à ternir les mousses obtenues, et l'épaisseur de la mousse par simple passage dans un canon à pulvérisation est limitée à environ 2 centimètres et. demi ou moins. Au contraire, les compositions du brevet américain N 4 137 200 ont des quantités d'eau

en excès présente comme diluant qui modère l'exo-

thermicité de la polymérisation, permet d'obtenir par simple passage,des épaisseurs de mousse de pulvérisation nettement supérieures à 2 centimètres et demi, sans décoloration ou ternissement ou surchauffage des mousses produites. Par ailleurs, la production conventionnelle

de mousse, le procédé et les équipements de pulvérisa-

tion demandent l'utilisation fréquente et importante de solvants organiques inflammables et toxiques tels que l'acétone, le tricrésyl phosphate, le chlorure de méthylène et analogues pour nettoyer et purger les appareils. Avec les composants polyuréthanes hydrophiles de la présente

invention, le nettoyage peut être réalisé conventionnel-

lement et simplement avec des solutions aqueuses ininflam-

mables et non toxiques. De plus, dans les systèmes de mousse polyuréthane conventionnels, les deux parties de la formulation à deux parties comprennent principalement des composés organiques, Cependant, dans la méthode

2467229'

enseignée dans le brevet américain N 4 137 200, une des

deux parties de la formulation à deux parties a principa-

lement une nature aqueuse, ainsi le mélange, le dosage et le nettoyage des équipements sont facilités, l'exothermicité de la réaction est modérée, les risques d'inflammabilité du système durant l'évaporation ou la pulvérisation et durant les autres opération du procédé sont diminués et enfin s équipementsutilisé pour la fabrication de la mousse sont très simples et d'un coût

modéré.

Les grandes quantités d'eau utilisées dans le réactif aqueux au cours de la réaction font que la présente invention ne dépend pas du type de réaction mettant en oeuvre un rapport molaire stoéchiométrique de NCO-H20, et il est possible de combiner une grande variété de matériaux dans le réactif aqueux, ce qui n'était pas possible dans les systèmes réactifs utilisant

une quantité d'eau limitée.

Le réactif aqueux peut être utilisé dans un domaine de températuresallant d'une température légèrement supérieure à 0 C jusqu'à 100 C. Il est également possible de réaliser la réaction de la résine réactive en utilisant

de la vapeur d'eau comme composant aqueux.

De grandes quantités de plusieurs matériaux

dispersables ou solubles dans l'eau peuvent être addition-

nées au réactif aqueux utilisé dans le brevet américain N 4 137 200. Ces matériaux peuvent être additionnés au réactif aqueux jusqu'à une concentration d'environ 800% en poids de la quantité d'eau contenue dans le réactif aqueux, ce pourcentage dépendant bien sûr du matériau et de son poids. Les additifs convenables au réactif aqueux comprennent les sels minéraux et organiques, les alcools, les amines, les acides, les polymères latices, les dispersions de cire ou de résine, les retardateurs de flamme, les fongicides, des matériaux de remplissage, les agents soufflants, les fibres, la cellulose, des surfactants, des biostats, des pigments, des teintures,

2467229,

des zéolites, des enzymes, des protéines, des chelates, des catalyseurs de craquage ou d'hydrogénation, des épaississeurs, des stabilisateurs, des instigateurs ou analogues. Par une distribution homogène de ces matériaux dans le réactif aqueux, il est possible de réaliser une distribution homogène de ces matériaux dans la mousse finalement produite. Quelques-uns ou la totalité des additifs ci-dessus peuvent également être combinés dans

la résine réactive selon le cas.

Le terme "résine époxy" comme utilisé dans la

description des compositions de mousse durcissable de

la présente invention comprend quelques monomères, dimères, oligomères ou polymères de matériau époxy contenant deux groupes fonctionnels époxy. Par exemple ces résines, qui sont obtenues par la réaction du

bisphénol A (4,4' -isopropylidènediphénol) sur l'épichlorhy-

drine, ou par la réaction de résines phénolformaldéhydes de bas poids moléculaire (résines Novolak) avec l 1'épichlorhydrine,peuwnt être utilisés seule ou en combinaison avec un composé contenant un époxy tel qu'un

diluant réactif.

En plus, ces composés peuvent comprendre également des matériaux polymères contenant des groupes terminaux ou ramifiés. Ces composés sont par exemple des copolymères de vinyle contenant un acrylate ou méthacrylate glycidyle comme un des comonomères. D'autres classes d'époxy contenant des polymères sensibles au durcissement sont les résines siloxane époxy, les polyuréthane époxy et les polyester époxy. De tels polymères ont habituellement des groupes fonctionnels époxy aux extrémités de leurs chaînes. Les résines siloxane époxy et la méthode pour les fabriquer sont décrites par E.P. Plueddemann et G. Fanger dans un article publié dans le J.Am. Chem. Soco 71 632-5(1959)o Comme décrit dans la littérature, les résines époxy peuvent également être partiellement modifiées sion un certain nombre de voies standards telles que des réactions avec des amines, des acide carboxyliques, des thiols, des phénols, des alcools etc, comme cela est illustré dans les brevets américains N s 2 935 488,

3 235 620, 3 369 055, 3 379 653, 3 398 211, 3 403 199,

3 563 850, 3 567 797, 3 677 955 etc. D'autres e>mples de résines époxy qui peuvent être utilisées,sont décrits dans l'Encyclopedia of Polymer Science and Technology, volume 6, 1967, Interscience Publischers New York, pages

209-271.

Les compositions durcissables de la présente invention peuvent être réalisées par mélange de résine époxy avec le prépolymère polyuréthane ou les réactifs de la méthode à une étape. Il est important de noter que le terme résine époxy signifiera par la suite un monomère d'tépoxy, un prépolymère d'époxy, un polymère d'époxy ou 1.5 des mélanges de ceux-ci. La réaction de formation de

mousse ne peut affecter la résine époxy qui est uniformé-

ment dispersée dans la mousse élastique alvéole ouverte.

Les résines époxy utilisées dans la présente

invention peuvent être durcies par des moyens convention-

nels par les radicaux époxy et hydroxyle de la résine.

Comme il est bien connu, les deux types de liaisons sont possibles, c'està-dire (1) directement à d'autres molécules époxy intermédiaires avec l'aide d'un catalyseur; de tels catalyseurs sont conventionnels et peuvent être des bases fortes telles que les amines tertiaires comme cela est décrit dans le brevet américain N 2 444 333 ou des produits à acidité forte tels que le trifluorure de bore; et (2) à un durcisseur réactif qui se combine avec

une ou plusieurs molécules additionnelles de résine.

Des amines primaires et secondaires telles que la

triéthylènetétramine, la diéthylènetriamine, la -

m-phénylènediamine ammoniaquée, la méthylamine, l'éthylamine, la propylamine sont des durcisseurs conventionnels très bien connus. La mousse élastique peut être imbibée dans une solution aqueuse ou une solution

organique avec ces amines pour durcir l'époxy.

Les agents durcisseurs de l'époxy utilisés dans 2467229i la présente invention comprennent les catalyseurs et durcisseurs conventionnels cités dans Handbook of Epoxy

Resins, Lee & Neville, 5-1 à 31, McGraw Hill, Inc.,1967.

Le catalyseur utilisé dans la réaction de résine époxy est généralement additionné en quantités comprises entre 0,001 à 8% en poids de la résine époxy. D'autre part, les durcisseurs sont habituellement additionnés en quantités suffisantes pour réagir stoéchiométriquement

avec les groupes fonctionnels de la résine époxy.

La quantité de résine époxy qui peut être additionnée au système peut varier dans de grandes proprtis en fonction des propriétés finales désirées Ainsi, pour obtenir une structure rigide, les quantités de résine époxy sont comprises environ entre 10%Y et 200% en poids soit du polyisooyanateetcpolyol dans la méthode à une étape soit du prépolymère dans la méthode à prépolymère, selon la méthode utilisée. Dans la méthode à prépolymère la résine époxy peut être additionnée soit au prépolymère soit à l'eau,-mais il est préférable de l'additionner au

prépolymère.

Les exemples suivants aideront à comprendre la présente invention mais ils ne sont donnés qu'à titre d'exemple pour illustrer la présente invention. D'autre part, il faut noter que toutes les parties et pourcentages indiqués ci-après sont donnés en poids. Pour une explication aisée et pour illustrer l'objet de la présente invention la méthode à prépolymère de formation d'une

mousse de polyuréthane sera expliquée par les exemples.

Cependant, la méthode à une étape de formation de mousse est également utilisable dans la présente invention, la seule différence résidant en ce que dans la méthode à une

étape tous les réactifs sont additionnés simultanément.

Le produit de mousse rigidifiéeformé dans la présente invention est utilisable dans la filtration de fluides tel que le traitement des égouts ou des eaux usagées,pour ses propriétés de résistance à la compression et la concomitante décroissance de la porosité sous des

2467229,

* courants de fluide à relativement.haute pression.

Exemple 1

Préparation du prépolymère: Un prépolymère est préparé par addition de deux équivalents molaires de polyéthylène glycol ayant un poids moléculaire moyen de 1.000 (PEG-1.000) et un équivalent molaire de triméthylolpropane (TMOP). Le mélange obtenu est séché à 100-1100C sous une pression de 5-15 torr pour en extraire l'eau. Le mélange sec obtenu est lentement additionné pendant une période d'environ 1 heure dans un flacon contenant 6,65 équivalents molaires de toluène diisocyanate (TDI), maintenu sous agitation. Puis pendant

3 heures on maintient le mélange à 60 C sous agitation.

Ensuite on ajoute 1,05 équivalent molaire de TDI supplé-

mentaire sous agitation pendant une période d'environ

1 heure, la température étant toujours maintenue à 60 C.

Le mélange réactionnel final contient 10% d'excès molaire de TDI. Tous les groupes hydroxyles sont bloqués par un

isocyanate et quelques allongements de la chalne inter-

viennent entre le polyol et le TDI. Le prépolymère formé dans cet exemple sera appelé ci-après prépolymère A.

Exemple 2

parties d'un prépolymère A obtenu dans l'exemple 1 ci-dessus est mélangé avec 50 parties d'une résine époxy à bas poids moléculaire du type épichlorhydrinelbiphno!LA commercialement vendue sous le nom commercial Epon-828 par Shell Chemical Co. Un volume d'eau égal au volume de prépolymère A et de résine époxy est mélangé au prépolymère et à la résine époxy

avec une grande agitation. Ce volume d'eau contient -

2,5 parties en poids d'un surfactant de polyoxyéthylène stéaryl éther, vendu sous le nom commercial BriJ-72 par Atlas Chemical Industries. Le mélange ainsi obtenu est passé dans unrécipient dans lequel le produit en mousse obtenu après 4 minutes. La mousse produite est séchée dans un four pendant 4 heures et est alors coupée en plaques d'épaisseur 2,5 cm environ. Cette mousse a une

densité de 30 grammes par cm3 environ.

Les plaques ainsi formées sont flexibles et peuvent être pliées dans pratiquement n'importe quelle configuration. Les plaques flexibles sont placées dans un récipient contenant dans son fond de l'ammoniaque concentrée. Les vapeurs d'ammoniac s'insinuent dans la mousse et après une nuit à température ambiante la mousse

devient rigide et dure comme du roc.

Exemple 3

L'exemple 2 est répété à l'exception que 20 parties de Epon-828 sont mélangées avec 80 parties de prépolymère A. La mousse flexible ainsi produite a une densité de 16 grammes par cm3 environ. Après le traitement à

l'ammoniaque similaire à celui de l'exemple 2, l'échan-

tillon devient dur mais conserve un peu d'élasticité.

Les mousses uréthane rigidifiéescontenant l'époxy de la présente invention peuvent également être utilisées comme matériaux d'isolation acoustique dans les murs et plafonds. Les exemples suivants montreront que les mousses uréthane rigidifiées à époxy durci ont sensiblement les mêmes propriétés d'isolation acoustique que les mousses uréthane flexibles contenant des produits époxy non-durcis.

Exemple 4

50 parties d'un prépolymère A obtenu dans l'exemple 1 est mélangé à 50 parties d'une résine époxy commerciale à bas poids moléculaire du type épichlorhydrine /bisphénl A vendue sous le nom commercial Epon-828 par Shelle Chemical Co. Un volume d'eau égal au volume de prépolymère A et de résine époxy est additionné dans lesdits prépolymère et résine époxy sots une grande agitation. Ce volume d'eau contient 2,5 parties en poids d'un surfactant polyoxyéthylène stéryl éther vendu sous

le nom commercial Brij-72 par Atlas Chemical Industries.

Le mélange ainsi obtenu est passé dans un récipient dans lequel le produit en mousse est obtenu après 4 minutes. La mousse ainsi produite est séchée dans

2467229 -

un four pendant 4 heures et est coupée en plaques de 2,5 cm d'épaisseur. Une moitié de ces mousses flexibles ainsi formées est passée dans un récipient contenant dans

son fond de l'ammoniaque concentrée. Les vapeurs d'ammo-

niac s'insinuent dans les échantillons de mousse et après une nuit à température ambiante, ces échantillons deviennent rigides et durs comme du roc, du aux

durcissement de la résine époxy.

Les échantillons de mousse uréthane contenant l'époxy, d'épaisseur 2,5 cm (les durcis et non-durcis) sont testés du point de vue de l'absorption des bruits selon la norme ASTM C384-77 sur un appareil Bruel et Kjaer Standing Wave de type 4002 en combinaison avec un oscillateur à fréquence pulsée de type 1002 et un analyseur de fréquence de type 2107. Les résultats obtenus parc différentes fréquences sont rassemblés dans le tableau 1:

TABLEAU 1

Exemple Mousse Densité % AbsorPtion des bruits NO g/cc 250Hz 500Hz 1KH22KHz 4KHz 4a Uréthane 15,3 20 40 42 53 68 flexible contenant une résine époxy non durci 4b Uréthane 15,3 18 32 38 62 70 rigidifié contenant la résine époxy durci Comme les résultats du tableau 1 le montre, le pourcentage d'absorption des bruits des mousses uréthane rigidifiées contenant l'époxy durci est sensiblement le même que celui des mousses uréthane flexibles contenant

la résine époxy non durci.

Les exemples suivants montrent l'aptitude des mousses flexibles à être mises en forme avant d'être

2467229.

rigidifiées par durcissement de la résine époxy.

Exemple 5

parties du prépolymère A obtenu dans l'exemplel

sont mélangées avec 50 parties d'une résine époxy commer-

ciale à bas poids moléculaire du type epichlorohydrine/ biophbàl A vendue sous le nom commercial Epon-828 par Shelle Chemical Co. Un volume d'eau égal au volume de prépolymère A et de la résine époxy est additionné dans ceux-ci sous une forte agitation. Ce volume d'eau contient 2,5 parties en poids d'un surfactant de polyoxyéthylène stéryl éther vendu sous le nom commercial Brij-72 par Atlas Chemical Industries. Le mélange est versé dans un récipient et la mousse est obtenue après 4 minutes. La mousse ainsi produite est séchée dans un four pendant 4 heures et est coupée en plaques d'épaisseur de 2,5 cm, qui ont une densité de 3 grammes par cm3. Les plaques ainsi formées sont flexibles. Les plaques de mousse flexibles ainsi formées sont pressées à partir d'une

épaisseur de 5 cm jusqu'à une épaisseur de 1,5 cm.

Sous leur forme pressée, elles sont passées dans un récipient contenant dans son fond de l'ammoniaque concentrée. Les vapeurs d'ammoniac pénètrent dans les échantillons de mousse pressée et après une nuit à température ambiante la mousse devient rigide. Après relâchement de la pression, l'épaisseur de 2,5 cm reste constante.

Exemple 6

parties d'un prépolymère A obtenu dans l'exemple 1 est mélangé avec 50 parties de la résine époxy décrite ci-dessus et vendue sous le nom commercial Epon-828 par Shell Chemical Co. Un volume d'eau égal au volume du prépolymère A et de la résine époxy est additionné à ceux-ci sous forte agitation. Ce volume d'eau

contient 2,5 parties en poids d'un surfactant polyoxy-

éthylène stéryl éther vendu sous le nom commercial Brij-72 par Atlas Chemical Industries. Le mélange ainsi obtenu est versé dans un récipient et le produit sous forme de

2467229.:

mousse est obtenu après 4 minutes. La mousse ainsi produite est séchée dans un four pendant 4 heures et est coupée en plaques d'épaisseur 5 cm et a une densité de 3 grammes par cm3. Les plaques de mousse flexibles ainsi formées sont roulées autour d'un goujon de 0,4 cm de diamètre et sont placées sous leur forme roulée dans un récipient contenant dans son fond de l'ammoniaque concentrée. Les vapeurs d'ammoniac pénètrent dans les échantillons de mousse roulées et après une nuit à température ambiante la mousse devient rigide. Apres relâchement des contraintes de pression, la mousse reste

dans sa configuration roulée.

Exemple 7

parties d'un propolymère A obtenu dans l'exemple 1 est mélangé avec 50 parties d'une résine époxy à bas poids moléculaire de type épichlornydrine/ bisphlri A vendue sous le nom commercial d'Epon-828 par Shell Chemical Co. Un volume d'eau égal au volume de prépolymère A et de résine époxy est additionné à ceux-ci sous forte agitation. Ce volume d'eau contient 2,5 parties en poids d'un surfactant de polyoxyéthylène stéryl éther vendu sous le nom commercial Brij-72 par Atlas Chemical Industries et 10 parties de benzyldiméthylamine. Le mélange ainsi obtenu est versé dans un récipient et le

produit sous forme de mousse est obtenu après 1 minute.

La mousse flexible ainsi produite est immédiatement séchée dans un four pendant 10 heures à 60 C. On obtient

une mousse rigidifiée.

Exemple 8

L'exemple 7 est répété à l'exception que le séchage de la mousse flexible est réalisée en deux étapes c'est-à-dire que la première heure deséchage est réalisée à

C et est suivie d'une autre heure de séchage à 90 C.

On obtient également une mousse rigidifiée.

2467229:

Bien entendul'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le

cadre de la protection comme revendiquée.

Claims (11)

R E V E N D I C A T I 0 NS

1.- Composition pour préparer des mousses polyuréthane rigidifiées caractérisée en ce qu'elle comprend: -un élément(A) dun groupe consistant en un prépolymère contenant de l'uréthane et ayant des segments de chaine principale polyestei ou polyéthers à extrémités

bloquées avec un isocyanate aromatique et, un polyisocya-

nate aromatique et un polyol choisi parmi le groupe des polyéthers et polyesters; -environ 0,4 à 1.000 moles d'eau pour chaque mole de NCO; -10 à 200% en poids de l'élément(A) d'une résine époxy;

-un agent durcisseur de l'époxy.

2.- Composition pour préparer une mousse polyuréthane rigidifiée caractérisée en ce qu'elle comprend: -des prépolymères (A) bloqués par des isocyanates consistant en un mélange d'un polyoxyéthylène diol hydrophile bloqué par des isocyanates, ledit diol ayant une concentration en oxyde d'éthylène d'au moins 40% en moles; et un polyol bloqué par un isocyanate ayant une fonctionnalité hydroxyle comprise entre 3 et 8 avant blocage; ledit polyol bloqué par les isocyanates étant présent dans une quantité comprise entre 2,9 et 50% en poids dudit polyoxyéthylène diol et dudit polyol;

-un polyisocyanate aromatique ayant une fonction-

nalité en isocyanate comprise entre 2 et 3, la concentra-

tion de ce polyisocyanate étant comprise entre 0,5 et 10% en poids du prépolymère(A)et dudit polyisocyanate aromatique;

-6,5 à 390 moles d'eau pour chaque mole d'iso-

cyanate non combiné; -10 à 200% en poids dudit prépolymère(A)et dudit polyisocyanateld'une résine époxy; et

-un agent de durcissement de l'époxy.

3.- Mousse polyuréthane rigidifiée caractérisée en ce qu'elle est le produit de réaction de: - un élément (A) d'un groupe consistant en un prépolymère contenantun uréthane ayant des segments de chalne principale polyester ou polyéther bloqués avec un isocyanate aromatique et, un polyisocyanate aromatique et un polyol choisi dans le groupe des polyéthers et polyesters; - environ 0,4 à 1.000 moles d'eau pour chaque mole de NC0; - 10 à 200% en poids dudit prépolymère (A) d'une résine époxy; et

- un agent de durcissement époxy.

4.- Mousse polyuréthane rigidifiée caractérisée en ce qu'elle est le produit de la réaction de: - prépolymères (A) bloqués par des isocyanates consistant en un mélange d'un polyoxyéthylène diol hydrophile bloqué par un isocyanate, ledit diol ayant une concentration en oxyde d'éthylène d'au moins 40% en moles; et - un polyol bloqué par un isocyanate ayant une fonctionnalité hydroxyle comprise entre 3 et 8 avant blocage; ledit polyol bloqué par un isocyanate étant présent dans une quantité comprise entre 2,9 et 50% en poids dudit polyoxyéthylène diol et dudit polyol; - un polyisocyanate aromatique ayant une fonctionnalité en isocyanate comprise entre 2 et 3, dans une concentration comprise entre 0,5 et 10% en poids dudit prépolymère (A) et dudit polyisocyanate aromatique; - 6,5 à 390 moles d'eau pour chaque mole d'isocyanate non combiné; - 10 à 200% en poids desdits prépolymères(A) et dudit polyisocyanate aromatique, d'une résine époxy; et

- un agent de durcissement de l'6poxy.

5.- Procédé pour préparer des mousses polyuréthane rigidifiées, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape de mélanger: - un élément (A) d'un groupe consistant en un prépolymère contenant un uréthane et ayant des segments de chaîne principale polyesters ou polyéthers bloqués par un isocyanate aromatique et, un polyisocyanate aromatique et un polyol choisi parmi les polyéthers et les polyesters; - environ 0,4 à 1.000 moles d'eau pour chaque mole de NCO; - 10 à 200% en poids dudit élément (A), d'une résine époxy; et

- un agent durcisseur de l'époxy.

6.- Procédé pour préparer des mousses polyuréthane rigidifiées, caractérisé en ce qu'il consiste a. mélanger - un élément (A) d'un groupe consistant en un prépolymère contenant un uréthane et ayant des segments de chaîne principale polyesters ou polyéthers bloqués par un isocyanate aromatique et un polyisocyanate aromatique et un polyol choisi parmi les groupes des polyéthers et polyesters; - environ 0,4 à 1.000 moles d'eau pour chaque mole de NCO; et - 10 à 200% en poids dudit élément (A), d'une résine époxy, pour réaliser une mousse flexible, et additionner un agent de durcissement de l'époxy pour rigidifier ladite mousse flexible.

7.Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la mousse flexible est préformée avant d'être rigidifiée.

8.- Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'agent durcisseur de l'époxy est de la vapeur

d'ammoniac.

9.- Procédé pour préparer des mousses polyuréthane rigidifiées, caractérisé en ce qu'il consiste à mélanger: - des prépolymères (A) bloqués par un isocyanate consistant en un mélange d'un polyoxyéthylène diol hydrophile bloqué par un isocyanate, ledit diol ayant une concentration en oxyde d'éthylène d'au moins 40% en moles, et un polyol bloqué par un isocyanate ayant une fonction- nalité hydroxyle comprise entre 3 et 8 avant blocage; ledit polyol bloqué par un isocyanate étant présent dans une quantité comprise entre 2,9 et 50% en poids dudit polyoxyéthylène diol et dudit polyol;

- un polyisocyanate aromatique ayant une fonction-

nalité en isocyanate comprise entre 2 et 3 et se trouvant dans une quantité comprise entre 0,5 et 10% en poids desdits prépolymères (A) et dudit polyisocyanate aromatique;

- 6,5 à 390 moles d'eau pour chaque mole d'iso-

cyanate non combiné; - une résine époxy dans une quantité comprise entre 10 à 200% en poids des prépolymères (A) et dudit polyisocyanate aromatique, pour former une mousse flexible, et ensuite additionner un agent de durcissement époxy pour rigidifier ladite

mousse flexible.

10.- Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la mousse flexible est préformée avant d'être rigidifiée.

11 - Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'agent de durcissement époxy est de la vapeur d'ammoniac.