Brevet FR2079194A1 — publié le 19711112

On sait préparer des mousses à base de pqlyols et de polyiso-cyanates. On obtient la structure de mousse par réaction des polyisocyanates avec l'eau -formation de CO^ - des solvants organiques ou leurs mélanges, qui sont vaporisés par la chaleur dégagée par la réaction de réticulation. 5 Le squelette de la matière plastique formée comprend des configurations polyuréthane et polyurée, cette dernière configuration dépendant de la quantité d'eau utilisée, c"est-à«-dire que, plus on utilise d'eau dans le mélange pour former la mousse, plus la proportion à cette dernière configuration est élevée. La densité de la mousse obtenue décroît avec celle-ci. Si on peut,, en 3 10 théorie, préparer des mousses dont la densité varie entre 6 et 20 kg/m (voir le brevet anglaisiN° 892.776) l'expérience montre cependant qu'il est A difficile d'obtenir ces mousse^par une technique industrielle. Malgré la stabilisation du mélange pour/fabrication desmousses à l'aide de composés connus, par exemple les polysiloxanes, et l'utilisation d'activateursadaptés, 15 "(choisis parmi les aminés tertiaires ou les catalyseurs métalliques) la réaction de formation de mousse ne correspond qu'incomplètement à la réaction de réticulation. Ceci a pour conséquence que les mousses tendent à s'affaisser ou ont une structure de pores irrégulière. C'est pourquoi de telles mousses sont cassantes et ont de médiocres propriétés de résistance; en outre, elles 20 ne sont pas hydrophiles (on comprend par ce ternie l'absorption d'eau dans les cellules et dans le squelette alvéolaire). La demanderesse a découvert, selon la présente invention, Un procédé qui permet d'éviter les inconvénients mentionnés de la mousse et de préparer des mousses hydrophiles à cellules ouvertes dont la densité varie 25 de 6 à 20 kg/m^. L'invention a pour objet un procédé de préparation de mousses de polyuréthane hydrophiles à cellules ouvertes dont la densité varie de O 6 à 20 kg/m à partir de mélanges de polyols, de polyisocyanates à haut et bas poids moléculaire, d'eau et éventuellement d'adjuvants, caractérisé en ce 30 qu'on utilise comme mélanges de polyols des mélanges de diols ou de polyols aliphatiques et/ou cycloaliphatiques dont les poids moléculaires atteignent 500 et de polyols à haut poids moléculaire dont les poids moléculaires sont compris entre 500 et 5000, on introduit pour 100 parties en poids du mélange de polyols, 5 à 50 parties en poids d'eau, la portion de diols ou polyols 35 aliphatiques et/ou cycloaliphatiquesrdont les poids moléculaires atteignent 500, représente 5 à 15% en poids du poids du mélange pour former les mousses, constitué du mélange de polyols, du polyisocyanate et de l'eau, et on introduit le polyisocyanate en quantité représentant 20 à 80% de la quantité 71 03469 2 .2079194 théorique nécessaire pour la réaction avec tous les atomes d'hydrogène actifs provenant du mélange de polyols et de l'eau, en excluant le procédé selon le brevet français N° 70.29.284 du 7.8.70 au nom de la demanderesse. La demande- de brevet français antérieure N° 70.29.284 de 7.8.70 5 au nom de la demanderesse concerne un procédé de préparation de mousses à 3 cellules ouvertes dont la densité varie de 6 à 15 kg/m à partir de polyisocyanates s de composés organiques comportant au moins deux atomes d'hydrogène actifs, d'eau et éventuellement d'autres adjuvants, caractérisé en ce qu'on utilise comme polyisocyanates des polyisocyanates à groupes biuret et on 10 introduit, pour la formation de mousse, de l'eau en quantité de 20 à 100 parties en poids pour 100 parties en poids des composés organiques comportant au moins deux atomes d'hydrogène actif. Ce procédé doit être exclu du cadre de l'invention. Les mousses obtenues selon l'invention ont une densité variant 3 15 de 6 à 20 kg/m . Elles possèdent de remarquables caractéristiques de résistance et sont hydrophiles. Ce caractère hydrophile destine ces mousses particulièrement à une utilisation comme substrats pour la culture de plantes. L^invention concerne également l'utilisation des mousses obtenues par le procédé selon l'invention comme substrats pour la culture des 20 plantes. Pour le procédé selon l'invention, on peut utiliser comme substances de départ, des mélanges de diols ou polyols aliphatiques et/ou cycloaliphatiques dont le poids moléculaire atteint 500 et des polyols à haut poids moléculaire dont le poids moléculaire est compris entre 500 et 5Ô00„ 25 On peut utiliser, par exemple, comme diols. ou polyols alipha tiques et/ou cycloaliphatiques dont le poids moléculaire atteint 500 : éthylène-glycol, 1,3-propylèneglycol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, diéthylèneglycol, triéthylèneglycol, tétraéthylèneglycol, glycérol, 1,1,1-triméthylolpropane. De façon générale, on considère les composés connus dans la technique ainsi 30 que des mélanges de plusieurs composés» On peut utiliser comme polyols à haut poids moléculaire, les polyesters contenant des groupes 0H connus dans la technique, par exemple à base d'acide adipique, d'acide phtalique, de glycérol et de triméthylolpropane et/ou les polyéthers contenant des groupes 0H, par exemple à base de 1,1,1-35 triméthylolpropane et d'oxyde d'éthylène ou de propylène, ou d'éthylènediamine et d'oxyde d'éthylène ou de propylène. On peut utiliser des mélanges de ces composés. Ces composés.ont des groupes 0H primaires ou secondaires. On peut en outre utiliser comme substances de départ selon 1'invention les polyisocyanates connus dans la technique, par exemple les di- et polyisocyanates aliphatiques, SA£> ORIGINAL 71 03469 3 2079194 cycloaliphatiques, arylaliphatiques et aromatiques. On peut citer les suivants : tétraméthylène-l,4~diisocyanate, hexamêthylène-*l,6-diisocyanate, isophorone-diisocyanate, cyclohexane-1,4-diisocyanate,toluylène-2,l\ et/ou -2,6-diisocyanate, diphénylméthane-4,4'-diisocyanate, polyphénylpolymétllylène 5 polyisocyanates que l'on peut préparer par condensation aniline-formaldéhyde et ensuite phosgénation, polyisocyanates de la série du diphënylméthane contenant des groupes carbodiimide, que l'on peut préparer selon le brevet allemand 1.092.007, naphtalène-l,5-diisocyanate, triphénylméthane-4.4',4"-triisocyanate. On utilise comme agent moussant, selon l'invention, de l'eau en quantité 10 de 5 à 50 parties en poids pour 100 parties en poids de mélange de polyols. La fraction de polyols à bas poids moléculaire dans le mélange formant la mousse, c'est-à-dire dans le mélange réactionnel, constitué par le mélange de polyols, les composants du type isocyanate et l'eau, doit être comprise entre 5 et 15% en poids. 15 On peut, selon le procédé de l'invention, utiliser simultané ment d'autres agents moussants tels des hydrocarbures halogénés, en particulier le monofluorotrichlorométhane. On peut également considérer d'autres agents moussants organiques à bas point d'ébullition comme l'acétone. De plus, comme stabilisants selon le procédé de l'invention, on peut employer en parti-20 culier les composés à base de polysiloxanes utilisés habituellement'dans la préparation de mousses de polyuréthanes. On peut utiliser pour le procédé selon l'invention des acti-vateurs connus dans la technique, en particulier des aminés tertiaires, comme par exemple la N,N-diméthylbenzylamine, la triéthylamine, la triéthylènediamine. 25 On met en oeuvre le procédé selon l'invention en maintenant les constantes entre 20 et 80, c'est-à-dire en utilisant des composés du type isocyanate en quantité représentant 20 à 80% de la quantité théorique nécessaire à la réaction avec tous les-atomes d'hydrogène actifs présents, qui proviennent du mélange de polyols et de l'eau. 30 Les exemples suivants illustrent l'invention sans toutefois en limiter la portée. Les parties sont données en poids, EXEMPLE 1 On mélange en agitant 20 parties d'un polyéther à base d'éthylène-diamine et d'oxyde de propylène (indice d'hydroxyle = 485), 5 parties d'un 35 polyéther à base de 1,1,1-triméthylolpropane et d'oxyde de propylène (indice d'hydroxyle = 385), 15 parties de 1,1,1-triméthylolpropane (indice d'hydroxyle = 1260), 10 parties de diéthylèneglycol (indice d'hydroxyle = 1060), 10 parties d'eau, 0,3 partie de N,N-diméthylbenzylamine comme activateur et 1,5 partie 71 03469 4 2079194 d'un stabilisant à base de polysiloxane. On mélange ensuite avec 85 parties d'un polyphénylpolyméthylènepolyisocyanate, préparé par condensation aniline- formaldéhyde et ensuite phosgénation (teneur en NGO 31%). On obtient une 3 a mousse de densité 14 kg/m . ïïri cube de.5 cm de côté absorbe 75% d'eau. 5 EXEMPLE 2 On mélange en agitant, 20 parties d'un polyéther d'éthylène-diamine et d'oxyde de propylène (indice d'hydroxyle = 485), 5 parties d'un polyéther de 1,1,1-triméthylolpropane et d'oxyde de propylène (indice d'hydroxyle = 385), 5 parties de 131,1-triméthylolpropane (indice d'hydroxyle = 10 1260), 20 parties de diéthylèneglycol (indice d'hydroxyle = 1060), 10 parties d'eau, 0,3 partié dfc N,N-diméthylbenzylamine, comme activateur, 1,5 partie d'un stabilisant à base de polysiloxane et 20 parties^ de monofluorotrichlorométhane. On mélange ensuite avec 83 parties d'un polyphénylpolyméthylènepolyisocyanate préparé par condensation âniline-formaldéhyde et ensuite phosgénation (teneur 3 15 en NC0 31%). On obtient une mousse de densité 12 kg/m... Un cube de 5 cm de côté absorbe 57% d'eau. EXEMPLE 3 On mélange en agitant, 20 parties d'un polyéther d'éthylène-diamine et d'oxyde de propylène (indice d'hydroxyle = 485), 5 parties d'un 20 polyéther de 1,1,1-triméthylolpropane et d'oxyde de propylène (indice d'hydroxyle = 385), 10 parties d'un polyester d'acide adipique, d'acide phtalique, de glycérol et de 1,1,1-triméthylolpropane (indice d'hydroxyle = 380), 5 parties de 1,1,1-triméthylolpropane (indice d'hydroxyle = 1260), 10 parties de diéthylèneglycol (indice d'hydroxyle = 1060), 7,5 parties d'eau, 0,3 partie de N,N-diméthyl= 25 benzylamine comme activateur et 1,5 partie d'un stabilisant à base de polysiloxane. On mélange ensuite avec 65 parties d'un polyphénylpolyméthylènepoly-isocyanate, préparé par condensation aniline-formaldéhyde et ensuite phosgéna- 3 tion (teneur en NC0 317»). On obtient une mousse de densité 13 kg/m . Un cube de 5 cm de côté absorbe 65% d'eau. 30 EXEMPLE 4 On mélange en agitant 20 parties d'un polyéther d'éthylène-diamine et d'oxyde de propylène (indice d'hydroxyle = 485), 5 parties d'un polyéther de 1,1,1-triméthylolpropane et d'oxyde de propylène (indice d'hydroxyle = 385), 10 parties d'un polyester d'acide adipique, d'acide phtalique, 35 de glycérol et de 1,1,1-triméthylolpropane (indice d'hydroxyle = 380), 15 parties de diéthylèneglycol (indice d'hydroxyle = 1060), 10 parties d'eau, 0,3 partie de N,N-diméthylbenzylamine, comme activateur, et 1,5 partie d'un stabilisant 71 03469 5 2079194 à base de polysiloxane. Ensuite on mélange avec 77 -parties d'un polyphényl-polyméthylènepolyisocyanate préparé par condensation aniline—fonnaldéhyde et ensuite phosgénation, (teneur en NCO 31?o). On obtient une mousse de densité O 12 kg/m . Un cube de 5 cm de côté absorbe 51% d'eau. 5 EXEMPLE 5 On mélange en agitant, 20 parties d'un polyéther d'éthylène-diamine et d'oxyde de propylène (indice d'hydroxyle = 485), 5 parties d'un polyéther de 1,1,1-triméthylolpropane et d'oxyde de propylène (indice d'hydroxyle = 385), 15 parties d'un polyester d'acide adipique, d'acide phtalique, 10 de glycérol et de 1,1,1-triméthylolpropane (indice d'hydroxyle = 380), 10 parties de diéthylèneglycol (indice d'hydroxyle = 1060), 10 parties d'eau, 0,3 partie de N,N=diméthylbenzylamine comme activateur, 1,5 partie d'un stabilisant à base de polysiloxane et 15 parties de monofluorotrichlorométhane. On mélange ensuite avec 74 parties d'un polyphénylpolyméthylènepolyisocyanate 15 préparé par condensation aniline-formaldéhyde et ensuite phosgénation, 3 (teneur en NCO 31%). On obtient une mousse de densité 13 kg/m . Un cube de 5 cm de côté absorbe 71% d'eau. 71 03469 2079194 REVE NDICATIONS 1 - Procédé de préparation de mousses de polyuréthanes 3 hydrophiles à cellules ouvertes, dont la densité varie de 6 à 20 kg/m à partir de mélanges de polyols à haut et bas poids moléculaires, de polyisocyanates, d'eau et éventuellement d'adjuvants, caractérisé en ce qu'on utilise comme mélanges de polyols des mélanges de diols ou de polyols aliphatiques et/ou cycloaliphatiques dont les poids moléculaires atteignent 500 et de polyols à haut poids moléculaire dont'les poids moléculaires sant compris entre 500 et 5000, on ajoute pour 100 parties en poids du mélange de polyols, 5 à 50 parties en poids d'eau, la portion de diols ou de polyols aliphatiques et/ou cycloaliphatiques dont les poids moléculaires atteignent 500 dans le mélange de réaction formant la mousse, constitué par le mélange de polyols, le polyisocyanate et l'eau, représente 5 à 15% en poids du mélange formant la mousse et on ajoute le polyisocyanate en quantité représentant 20 à 80%, de la quantité théorique nécessaire à la réaction avec tous les atomes d'hydrogène actifs provenant du mélange de polyols et de l'eau, à l'exclusion du cas où. la densité de la mousse est comprise entre 6 et 15 kg/m , la fraction d'eau représente 20 à 50 parties en poids pour 100 parties en poids des composés organiques comportant au moins deux atomes d'hydrogène actif. 2 - Utilisation comme substrats pour la culture des plantes des mousses de polyuréthanes que l'on peut préparer selon la revendication 1.