Des chercheurs du CERM (Centre d'Enseignement et de Recherche sur les Macromolécules) de l'Université de Liège viennent de développer un procédé innovant pour produire des mousses de polyuréthane (PU) sans isocyanate, recyclables et biosourcées en utilisant une technologie de moussage rapide à partir de formulations à température ambiante. /P>
Cette innovation offre une alternative de pointe au procédé traditionnel à base d'isocyanates toxiques. L'étude est publiée dans le Journal of the American Chemical Society .
Les mousses de polyuréthane (PU), produites depuis des décennies par la chimie toxique des isocyanates et actuellement soumises à de strictes restrictions d'utilisation, restent des matériaux essentiels dans notre vie quotidienne. Les mousses PU rigides sont des acteurs majeurs dans la réduction drastique de nos besoins énergétiques lorsqu’elles sont utilisées comme panneaux d’isolation thermique dans les sols, murs et toitures, ainsi que dans les portes de réfrigérateurs. Dans leurs versions flexibles, les mousses sont principalement utilisées pour des applications de confort dans les matelas, les canapés, les sièges de voiture et les semelles de chaussures de sport, mais aussi pour l'isolation acoustique ou les matériaux absorbant les chocs.
Bien que diverses stratégies de recyclage du PU soient actuellement développées, la gestion en fin de vie des mousses PU reste problématique. De plus, de nombreux clients du secteur des mousses recherchent des matériaux sans isocyanates et idéalement biosourcés. Les chercheurs recherchent intensivement des alternatives pour produire les mousses en exploitant les ressources disponibles localement tout en les rendant faciles à recycler. Le développement de telles mousses circulaires et plus durables représente un défi majeur, surtout lorsqu'il faut envisager la modernisation des infrastructures industrielles de moussage existantes.
"En 2022, nous avons introduit le premier procédé de fabrication de mousse de polyuréthane recyclable sans isocyanate (NIPU) utilisant de l'eau pour produire l'agent moussant (CO2 ), le système le plus simple et le plus économique jamais rapporté", explique Christophe Detrembleur, chimiste au CERM (Centre d'Enseignement et de Recherche sur les Macromolécules).
"Cette technologie imite le moussage des PU classiques, mais sans utiliser d'isocyanates toxiques. Elle repose sur l'utilisation d'eau et d'un catalyseur ajouté à la formulation composée de carbonates et d'amines cycliques. Une partie des carbonates cycliques est transformée en agent gonflant ( CO2 ) qui dilate la matrice, et l'autre partie contribue à sa formation et à son durcissement."
Ce procédé de moussage nécessitant un traitement thermique, il est très bien adapté à la fabrication de mousses NIPU dans des moules chauffés, c'est-à-dire pour des mousses de formes complexes (sièges de voiture, semelles de chaussures, etc.). Cependant, il n'est pas adapté au moussage rapide à température ambiante exigé par de nombreux producteurs de mousse.
"Dans un nouveau projet de recherche, pour lequel un brevet vient d'être déposé, nous démontrons comment ce procédé permet de produire des mousses NIPU à partir de formulations à température ambiante en un temps record, toujours en utilisant de l'eau pour générer l'agent moussant", explique Maxime Bourguignon, chercheur au CERM. . "L'idée est de créer des réactions en cascade qui se génèrent spontanément et rapidement, accélérant ainsi la fabrication de la matrice NIPU et son moussage en imitant le processus traditionnel à base d'isocyanate.
« Pratiquement toutes les applications des mousses PU, rigides comme flexibles, sont donc envisageables grâce à cette technologie, sans nécessiter l'utilisation d'une source de chaleur externe pour leur fabrication. De plus, les mousses à forte teneur biosourcée (70%-90%) peut facilement être produit en moins de deux minutes."
Cette technologie innovante est simple, modulaire, robuste et très facile à mettre en œuvre. "Il ne reste plus qu'à convaincre les producteurs de mousse PU, très conservateurs, d'utiliser ce procédé pour produire la prochaine génération de matériaux expansés qui devraient répondre aux nouvelles exigences législatives, aux besoins sociaux et à nos impératifs de durabilité", conclut Detrembleur.
Plus d'informations : Maxime Bourguignon et al, Cascade Exotherms for Rapidly Producing Hybrid Nonisocyanate Polyurthane Foams from Room Temperature Formulations, Journal of the American Chemical Society (2023). DOI : 10.1021/jacs.3c11637
Informations sur le journal : Journal de l'American Chemical Society
Fourni par l'Université de Liège
