Le polyuréthane (PU), abrégé pour le poly (uréthane), est un polymère polyvalent synthétisé par la réaction de polycondensation des polyols et des diisocyanates. Il est connu pour ses excellentes propriétés mécaniques et est largement utilisé dans diverses applications industrielles et grand public, y compris des films, des revêtements, des adhésifs, des fibres, des mousses et des élastomères. Parmi les différentes formes de polyuréthane, le polyuréthane thermoplastique (TPU) se distingue en raison de sa combinaison unique d'élasticité et de procédabilité.
Le TPU est une classe de copolymères en blocs segmentés linéaires, généralement représentés par la formule (AB) ₙ. Dans cette structure, le segment "A" est un polyester ou un polyéther de poids moléculaire élevé (avec une plage de poids moléculaire d'environ 1000 à 6000), tandis que le segment "B" est un diol à chaîne courte contenant 2 à 12 atomes de carbone. Ces segments doux et durs sont connectés par des unités de diisocyanate, formant une structure qui donne à TPU la flexibilité et la résistance. Contrairement aux matériaux en caoutchouc réticulé, le TPU a une structure moléculaire principalement linéaire avec une réticulation chimique minimale.
L'une des principales caractéristiques de TPU réside en présence de nombreuses liaisons hydrogène entre ses chaînes moléculaires, formant ce qui est connu sous le nom de réticulation physique. Ces liaisons hydrogène jouent un rôle essentiel dans le renforcement de la structure du matériau, contribuant à son module élevé, à sa résistance à la traction et à sa résilience. En conséquence, le TPU présente une excellente résistance à l'abrasion, une résistance à l'huile et des produits chimiques, une résistance à l'hydrolyse et reste stable à travers une large plage de températures. Il montre également une bonne résistance aux attaques microbiennes et au vieillissement environnemental.
Un autre avantage de TPU est son comportement thermoplastique. La réticulation physique à travers des liaisons hydrogène est un chauffage réversible sous sous ou en solution, les forces intermoléculaires s'affaiblissent, permettant au matériau de s'écouler ou d'être remodelé. Lors du refroidissement ou de l'évaporation des solvants, les liaisons hydrogène réforment, permettant au matériau de récupérer ses performances à l'état solide sans perte de propriétés significatives. Cette retraitement rend TPU adapté aux moulures d'injection, à l'extrusion et à d'autres techniques de traitement thermoplastique.
Un exemple bien connu de TPU dans la vie quotidienne est le spandex (également appelé élastique), une fibre très élastique utilisée dans les textiles. La polyvalence, la durabilité et la transformation du TPU en font un matériau de choix dans les industries allant des chaussures et de l'électronique aux dispositifs automobiles et médicaux.