Polyols de polyéther spéciaux – Polyols de polyéther aromatiques et hétérocycliques

Les polyéthers courants sont généralement synthétisés en utilisant des polyols aliphatiques saturés comme initiateurs, ce qui donne des polyéthers polyols aliphatiques. En revanche, les polyétherpolyols aromatiques ou hétérocycliques sont synthétisés en utilisant des polyols aromatiques ou hétérocycliques comme initiateurs. Les mousses rigides de polyuréthane à base de polyéther polyols aromatiques et hétérocycliques présentent une résistance thermique, un caractère ignifuge, une stabilité dimensionnelle et une résistance à la compression élevés. Les polyéthers résistants aux températures élevées contiennent généralement des cycles ou des hétérocycles benzéniques. Les initiateurs de ces polyéthers comprennent des composés tels que le bisphénol A, le bisphénol S, l'oligomère phénol-formaldéhyde, la toluène diamine, l'oligomère aniline-formaldéhyde et l'isocyanurate de tris(2-hydroxyéthyle) (THEIC), ou des mélanges de ceux-ci avec des initiateurs courants. Lorsque des structures d'amine tertiaire sont présentes dans la molécule, le polyéther peut également avoir des propriétés autocatalytiques, conduisant à des mousses rigides de polyuréthane avec des structures cellulaires fines et une conductivité thermique plus faible.

Un polyéther polyol synthétisé en utilisant de la toluène diamine comme initiateur a un indice d'hydroxyle de 320 à 340 mg KOH/g et une viscosité (à 25°C) de 5640 mPa·s.

Le polyéther polyol hétérocyclique synthétisé en utilisant l'isocyanurate de tris (2-hydroxyéthyl) comme initiateur présente non seulement une résistance thermique élevée, mais possède également certaines propriétés ignifuges en raison de la structure hétérocyclique à six chaînons contenant de l'azote de l'isocyanurate. Lorsqu'elle est combinée avec du polyéther contenant du phosphore, la mousse rigide de polyuréthane obtenue présente un caractère ignifuge encore supérieur, résistant à un 1000°Flamme de propane C pendant 120 minutes maximum.

La méthode de synthèse du polyéther contenant des isocyanurates est la suivante : Dans un ballon de réaction équipé d'un thermomètre, d'une ampoule à brome, d'un réfrigérant à reflux et d'un agitateur, ajouter 261 g d'isocyanurate de tris(2-hydroxyéthyle), 260 g de toluène et 1 g. d'éthérate de trifluorure de bore. Lorsque la température atteint 50°C, commencez à ajouter goutte à goutte 200 g d'oxyde de propylène. La température de réaction augmente et le mélange est maintenu à 120°C pendant 1 heure. Après avoir éliminé le toluène et les autres substances volatiles sous pression réduite, on obtient un polyéther jaune, transparent et visqueux (450 g), avec un indice d'hydroxyle d'environ 374 mg KOH/g.

Pour améliorer la résistance à la compression des mousses souples, des polyéthers de bisphénol A à longue chaîne ou des polyéthers de bisphénol S à faibles valeurs d'hydroxyle peuvent être utilisés. Les oligomères phénol-formaldéhyde et les oligomères bisphénol A-formaldéhyde peuvent également servir d'initiateurs pour la synthèse de polyéthers.

Par exemple, 228 g de bisphénol A (1 mole), 244 g de solution de formaldéhyde à 37 % (3 moles) et 5 g de triéthylamine réagissent à 70°C pendant 3 heures. Après ajout de 92 g de glycérol (1 mole) et réaction pendant 30 minutes supplémentaires, l'eau est éliminée sous vide à 70°C jusqu'à ce que le taux d'humidité atteigne environ 8 %. Le composé polyhydroxyphénolique résultant réagit avec 522 g d'oxyde de propylène à 80–100°C sous pression pendant 3 heures. Après élimination de l'oxyde de propylène n'ayant pas réagi, on obtient un polyéther visqueux contenant un cycle aromatique ayant une teneur en humidité inférieure à 0,01 % et un indice d'hydroxyle de 568 mg KOH/g.

Le polyéther à haut indice d'hydroxyle ci-dessus peut réagir avec 1590 g d'oxyde de propylène à 110°C sous l'influence de KOH (5,2 g). Après neutralisation et purification du polyéther brut, on obtient un polyéther moussant mou ayant un indice d'hydroxyle d'environ 48 mg KOH/g et une viscosité (à 25°C) de 700 mPa·s est obtenu.