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FR3149011A1 - Copolymers containing polydimethylsiloxane (PDMS) moieties - Google Patents

Copolymers containing polydimethylsiloxane (PDMS) moieties Download PDF

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FR3149011A1
FR3149011A1 FR2305083A FR2305083A FR3149011A1 FR 3149011 A1 FR3149011 A1 FR 3149011A1 FR 2305083 A FR2305083 A FR 2305083A FR 2305083 A FR2305083 A FR 2305083A FR 3149011 A1 FR3149011 A1 FR 3149011A1
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FR
France
Prior art keywords
pdms
urea
groups
chem
polyamide
Prior art date
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Pending
Application number
FR2305083A
Other languages
French (fr)
Inventor
Jean-Marc Pernot
Thomas Vidil
Henri Cramail
Charles CLAIR
Ludwik Leibler
Matthieu LABOUSSE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Ecole Superieure de Physique et Chimie Industrielles de Ville de Paris ESPCI
Universite de Bordeaux
Institut Polytechnique de Bordeaux
Urgo Recherche Innovation et Developpement
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Ecole Superieure de Physique et Chimie Industrielles de Ville de Paris ESPCI
Universite de Bordeaux
Institut Polytechnique de Bordeaux
Urgo Recherche Innovation et Developpement
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Filing date
Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Ecole Superieure de Physique et Chimie Industrielles de Ville de Paris ESPCI, Universite de Bordeaux, Institut Polytechnique de Bordeaux, Urgo Recherche Innovation et Developpement filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Priority to FR2305083A priority Critical patent/FR3149011A1/en
Priority to PCT/FR2024/050647 priority patent/WO2024241012A1/en
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Abstract

Copolymères contenant des parties polydiméthylsiloxane (PDMS) La présente invention concerne un procédé de synthèse d’un copolymère tribloc comprenant les étapes suivantes :(1) réaction entre (A) un polydiméthylsiloxane (PDMS) comprenant au moins deux groupes terminaux amine, soit des groupes amine primaire(-NH2) et/ou amine secondaire (-NH(alkyle)), et (B) un excès molaire, par rapport à toutes les molécules de type (A), d’une molécule comprenant au moins deux groupes isocyanate (-N=C=O), afin d’obtenir un prépolymère terminé par des groupes isocyanate ;(2) réaction entre le prépolymère obtenu à l’étape (1) et un polyamide comprenant un groupe terminal amine (-NH2), le nombre de moles de polyamide comprenant un groupe terminal amine (-NH2) étant au moins équivalent au nombre de moles de groupes isocyanate (-N=C=O) dans le prépolymère obtenu à l’étape (1). La présente invention concerne également un copolymère tribloc ainsi obtenu et l’utilisation du celui-ci dans des pansements. Copolymers containing polydimethylsiloxane (PDMS) parts The present invention relates to a method for synthesizing a triblock copolymer comprising the following steps: (1) reaction between (A) a polydimethylsiloxane (PDMS) comprising at least two amine end groups, i.e. primary amine (-NH2) and/or secondary amine (-NH(alkyl)) groups, and (B) a molar excess, relative to all molecules of type (A), of a molecule comprising at least two isocyanate groups (-N=C=O), in order to obtain a prepolymer terminated by isocyanate groups; (2) reaction between the prepolymer obtained in step (1) and a polyamide comprising an amine end group (-NH2), the number of moles of polyamide comprising an amine end group (-NH2) being at least equivalent to the number of moles of isocyanate groups (-N=C=O) in the prepolymer obtained in step (1). The present invention also relates to a triblock copolymer thus obtained and the use thereof in dressings.

Description

Copolymères contenant des parties polydiméthylsiloxane (PDMS)Copolymers containing polydimethylsiloxane (PDMS) moieties

La présente invention concerne de nouveaux copolymères contenant des parties polydiméthylsiloxane (PDMS), l’utilisation de tels copolymères dans des produits adhésifs destinés à être appliqués sur la peau, les plaies, les phanères et/ou les muqueuses, et des pansements comprenant une matrice élastomérique obtenue à partir de tels copolymères.The present invention relates to novel copolymers containing polydimethylsiloxane (PDMS) moieties, the use of such copolymers in adhesive products intended to be applied to the skin, wounds, appendages and/or mucous membranes, and dressings comprising an elastomeric matrix obtained from such copolymers.

Les élastomères de silicone sont utilisés dans de nombreux domaines (automobile, dispositifs médicaux, puériculture, optique, cosmétique, etc…). Dans le domaine des adhésifs, les élastomères de silicone sont particulièrement intéressants dans un contexte médical, notamment dans leur application sur la peau, les plaies, les phanères ou les muqueuses. Ce sont des adhésifs « doux », qui ne sont pas agressifs sur la peau au sens où ils sont bien tolérés, tout en présentant une bonne tenue dans le temps. Ils sont en outre repositionnables, atraumatiques lors de leur retrait et donc bien tolérés par la peau, en particulier les peaux fragiles telles que la peau péri-lésionnelle. Ces adhésifs peuvent être appliqués, retirés puis appliqués à nouveau, et ce sans laisser de résidus ni provoquer de rougeurs. Des silicones peuvent être utilisées en bordure de pansement ou en contact direct avec la plaie à traiter.Silicone elastomers are used in many fields (automotive, medical devices, childcare, optics, cosmetics, etc.). In the field of adhesives, silicone elastomers are particularly interesting in a medical context, particularly in their application to the skin, wounds, appendages or mucous membranes. They are "soft" adhesives, which are not aggressive on the skin in the sense that they are well tolerated, while having good resistance over time. They are also repositionable, atraumatic when removed and therefore well tolerated by the skin, in particular fragile skin such as peri-wound skin. These adhesives can be applied, removed and then reapplied, without leaving any residue or causing redness. Silicones can be used at the edge of a dressing or in direct contact with the wound to be treated.

Cependant, les procédés de fabrication des élastomères de silicone sont assez complexes : qu’ils soient obtenus par vulcanisation à chaud ou à froid, leur procédé de fabrication doit respecter des conditions de température et d’humidité très précises. En outre, de par la nature des composants entrant dans leur composition et leur procédé d’obtention, les élastomères de silicone sont onéreux.However, the manufacturing processes for silicone elastomers are quite complex: whether they are obtained by hot or cold vulcanization, their manufacturing process must respect very precise temperature and humidity conditions. In addition, due to the nature of the components entering into their composition and their production process, silicone elastomers are expensive.

Dans le cadre général de copolymères adhésifs contenant des parties polydiméthylsiloxane (PDMS), non limités à des applications adhésives de type médical comme dans des pansements, parmi les technologies antérieures mettant en œuvre des polysiloxanes liés à d’autres segments polymères par l’intérmédiaire de groupes isocyanates ou amides, on peut citer :
- les demandes US 2006/194937 et US 2006/036055 qui décrivent des polydiméthylsiloxane (PDMS) terminés par des groupes amino (bisaminométhyl), mis à réagir avec des diisocyanates ;
- les demandes US 2013/225768 et US 2007/148475 qui décrivent une technologie comprenant la réaction d’une PDMS diamine avec le diéthyl oxalate, le produit issu de cette réaction pouvant ensuite être mis en réaction avec des diamines comme l’éthylène diamine.
- le brevet US 6 090 902 qui décrit des poly(éthylène-butylène) avec des groupes en position terminale portant un résidu isocyanate, obtenu avec le méthacryloyl isocyanate, le polymère en résultant étant ensuite mis à réagir avec un PDMS portant un groupe méthacryl, en présence de l’acrylate de 2-éthylhexyle ;
- la demande US 2021/0009880 qui décrit des copolymères polyolefine-polydiorganosiloxane, la voie de synthèse utilisée passant par la préparation de polyéthylène avec des groupes –SiMe2H en position terminale, pouvant réagir avec des groupes Si-OH portés en position terminale par des PDMS ;
In the general context of adhesive copolymers containing polydimethylsiloxane (PDMS) moieties, not limited to medical-type adhesive applications such as in dressings, prior technologies using polysiloxanes linked to other polymer segments via isocyanate or amide groups include:
- US applications 2006/194937 and US 2006/036055 which describe polydimethylsiloxane (PDMS) terminated by amino (bisaminomethyl) groups, reacted with diisocyanates;
- applications US 2013/225768 and US 2007/148475 which describe a technology comprising the reaction of a PDMS diamine with diethyl oxalate, the product resulting from this reaction being able to then be reacted with diamines such as ethylene diamine.
- US patent 6,090,902 which describes poly(ethylene-butylene) with terminal groups carrying an isocyanate residue, obtained with methacryloyl isocyanate, the resulting polymer then being reacted with a PDMS carrying a methacryl group, in the presence of 2-ethylhexyl acrylate;
- application US 2021/0009880 which describes polyolefin-polydiorganosiloxane copolymers, the synthesis route used involving the preparation of polyethylene with –SiMe 2 H groups in the terminal position, capable of reacting with Si-OH groups carried in the terminal position by PDMS;

- la demande WO 2014/123775 qui décrit des copolymères polysiloxane-polyamide dont la liaison est réalisée par polymérisation de diacides et de diamines (tels que l’héxaméthylènediamine (HDMA) et l’acide adipique pour le Nylon 6,6) avec l’incorporation en fin de réaction d’acide undécylénique (UDA), introduisant une double liaison C=C pouvant réagir avec un groupe –SiH d’un siloxane ;
- la demande CN109384930 qui décrit un copolymère bloc de polyamide à base de chaîne linéaire aliphatique (abrégé en anglais) et de polysiloxane ;
- la demande KR20170032726 qui décrit un copolymère tribloc polyamideimide-polydimethylsiloxane-polyamideimide (PAI-PDMS-PAI):
- application WO 2014/123775 which describes polysiloxane-polyamide copolymers whose bond is produced by polymerization of diacids and diamines (such as hexamethylenediamine (HDMA) and adipic acid for Nylon 6,6) with the incorporation at the end of the reaction of undecylenic acid (UDA), introducing a C=C double bond which can react with a –SiH group of a siloxane;
- application CN109384930 which describes a polyamide block copolymer based on a linear aliphatic chain (abbreviated in English) and polysiloxane;
- application KR20170032726 which describes a polyamideimide-polydimethylsiloxane-polyamideimide (PAI-PDMS-PAI) triblock copolymer:

- la demande KR20160146250) qui décrit des polymères comme suit :
- application KR20160146250) which describes polymers as follows:

La présente invention vise à mettre au point des copolymères spécifiques dont le procédé de fabrication est simple et peu couteux. La compatibilité des précurseurs est un élément pertinent pour une synthèse efficace des polymères. S’agissant du produit copolymère obtenu, en même temps qu’une température de fusion qui permet une utilisation dans des conditions « hot melt » pratiques avec une température de transition solide-liquide appropriée, il convient de disposer de copolymères dont la température de fusion est pleinement réversible et les propriétés mécaniques stables dans le temps, l’instabilité dans ces propriétés étant en général révélatrice de réactions telles que des réticulations supplémentaires qui surviennent après la synthèse initiale du copolymère.The present invention aims to develop specific copolymers whose manufacturing process is simple and inexpensive. The compatibility of the precursors is a relevant element for an efficient synthesis of the polymers. As for the copolymer product obtained, together with a melting temperature that allows use in practical "hot melt" conditions with an appropriate solid-liquid transition temperature, it is appropriate to have copolymers whose melting temperature is fully reversible and whose mechanical properties are stable over time, instability in these properties generally being indicative of reactions such as additional crosslinks that occur after the initial synthesis of the copolymer.

La présente invention porte non seulement sur des copolymères spécifiques mais également sur une matrice élastomérique obtenue à partir de tels copolymères. Enfin la présente invention concerne un pansement comprenant une telle matrice élastomérique.The present invention relates not only to specific copolymers but also to an elastomeric matrix obtained from such copolymers. Finally, the present invention relates to a dressing comprising such an elastomeric matrix.

<Exposé de l’invention><Statement of the invention>

Ainsi, selon un premier aspect, la présente invention est donc relative à un procédé de synthèse d’un copolymère tribloc comprenant les étapes suivantes :
(1) réaction entre (A) un polydiméthylsiloxane (PDMS) comprenant au moins deux groupes terminaux amine, soit des groupes amine primaire (-NH2) et/ou amine secondaire (-NH(alkyle)), et (B) un excès molaire, par rapport à toutes les molécules de type (A), d’une molécule comprenant au moins deux groupes isocyanate (-N=C=O), afin d’obtenir un prépolymère terminé par des groupes isocyanate ;
(2) réaction entre le prépolymère obtenu à l’étape (1) et un polyamide comprenant un groupe terminal amine (-NH2), le nombre de moles de polyamide comprenant un groupe terminal amine (-NH2) étant au moins équivalent au nombre de moles de groupes isocyanate (-N=C=O) dans le prépolymère obtenu à l’étape (1).
Thus, according to a first aspect, the present invention therefore relates to a method for synthesizing a triblock copolymer comprising the following steps:
(1) reaction between (A) a polydimethylsiloxane (PDMS) comprising at least two amine terminal groups, either primary amine (-NH 2 ) and/or secondary amine (-NH(alkyl)) groups, and (B) a molar excess, relative to all molecules of type (A), of a molecule comprising at least two isocyanate groups (-N=C=O), in order to obtain a prepolymer terminated by isocyanate groups;
(2) reaction between the prepolymer obtained in step (1) and a polyamide comprising an amine terminal group (-NH 2 ), the number of moles of polyamide comprising an amine terminal group (-NH 2 ) being at least equivalent to the number of moles of isocyanate groups (-N=C=O) in the prepolymer obtained in step (1).

Selon une caractéristique particulière de l’invention, l’étape (2) étant réalisée à une température minimale Tf d’au moins 100°C, de préférence au moins 130°C.According to a particular characteristic of the invention, step (2) is carried out at a minimum temperature Tf of at least 100°C, preferably at least 130°C.

Selon une caractéristique particulière de l’invention, dans le procédé de synthèse d’un copolymère tribloc:
- dans l’étape (1), une réaction est réalisée, de préférence à une température d’au moins 25 °C et d’au plus 50 °C, entre au moins un polydiméthylsiloxane de formule (A)
[Chem. 1]

(A)
et au moins un diisocyanate de formule (B) :
[Chem. 2]

(B)
avec un rapport molaire (B)/(A) > 1, pour obtenir un prépolymère terminé par des groupes isocyanate de formule (C) :
[Chem. 3]

(C)
dans laquelle
- x représente un nombre entier supérieur ou égale à 10 ;
- n représente un nombre entier supérieur ou égale à 1 ;
- R1et R2représentent des groupes hydrocarbonés saturés, linéaires ou ramifiés ; et
- L1représente un groupe hydrocarboné saturé, linéaire ou ramifié, cyclique ou acyclique, ou un groupe hydrocarboné insaturé, linéaire ou ramifié, comportant au moins une double liaison et/ou au moins un cycle aromatique ;
et dans l’étape (2), une réaction est réalisée entre le prépolymère (C) obtenu à l’étape (1) et un polyamide semi-cristallin de température de fusion Tfet comprenant un groupe terminal amine (-NH2), de formule (D) :
[Chem. 4]

(D)
avec un rapport molaire (D) / (C) de plus de 0 et de moins de 4, de préférence (D) / (C) étant environ ou égal à 2, à une température de réaction T > Tf, pour obtenir le copolymère tribloc de formule (E) :
[Chem. 5]
(E)
dans laquelle
- y et z représentent des nombres compris entre 0 et 100 ;
- Tfreprésente une température supérieure ou égale à 100 °C.
According to a particular characteristic of the invention, in the process for synthesizing a triblock copolymer:
- in step (1), a reaction is carried out, preferably at a temperature of at least 25°C and at most 50°C, between at least one polydimethylsiloxane of formula (A)
[Chem. 1]

(HAS)
and at least one diisocyanate of formula (B):
[Chem. 2]

(B)
with a molar ratio (B)/(A) > 1, to obtain a prepolymer terminated by isocyanate groups of formula (C):
[Chem. 3]

(C)
in which
- x represents an integer greater than or equal to 10;
- n represents an integer greater than or equal to 1;
- R 1 and R 2 represent saturated, linear or branched hydrocarbon groups; and
- L 1 represents a saturated, linear or branched, cyclic or acyclic hydrocarbon group, or an unsaturated, linear or branched hydrocarbon group, comprising at least one double bond and/or at least one aromatic cycle;
and in step (2), a reaction is carried out between the prepolymer (C) obtained in step (1) and a semi-crystalline polyamide with a melting temperature T f and comprising an amine terminal group (-NH 2 ), of formula (D):
[Chem. 4]

(D)
with a molar ratio (D) / (C) of more than 0 and less than 4, preferably (D) / (C) being approximately or equal to 2, at a reaction temperature T > Tf, to obtain the triblock copolymer of formula (E):
[Chem. 5]
(E)
in which
- y and z represent numbers between 0 and 100;
- T f represents a temperature greater than or equal to 100 °C.

De manière préférentielle dans l’exécution d’un procédé de synthèse selon l’invention, un polydiméthylsiloxane (PDMS) utilisé dans l’étape (1) comprend au moins deux groupes terminaux amine primaire (-NH2), et de préférence comprend des groupes terminaux –(CH2)3NH2et/ou –(CH2)—(CH)CH3-(CH2)NH2, et/ou R1 peut être choisi parmi les groupes suivants, le symbole * indiquant un point de branchement :
(R1-1) [Chem. 6]
(R1-2) [Chem. 7]
Preferably in carrying out a synthesis method according to the invention, a polydimethylsiloxane (PDMS) used in step (1) comprises at least two primary amine end groups (-NH 2 ), and preferably comprises –(CH 2 ) 3 NH 2 and/or –(CH 2 )—(CH)CH 3 -(CH 2 )NH 2 end groups, and/or R1 may be chosen from the following groups, the symbol * indicating a branch point:
(R1-1) [Chem. 6]
(R1-2) [Chem. 7]

De manière préférentielle dans l’exécution d’un procédé de synthèse selon l’invention, le polydiméthylsiloxane (PDMS) utilisé dans l’étape (1) comprend au moins deux groupes terminaux amine secondaire, de préférence des groupes –NH(éthyle) ou –NH(méthyle) et/ou R2 peut être choisi parmi les groupes suivants, le symbole * indiquant un point de branchement :
(R2-1 [Chem. 8])
(R2-2) [Chem. 9]
(R2-3) [Chem. 10]
Preferably in carrying out a synthesis method according to the invention, the polydimethylsiloxane (PDMS) used in step (1) comprises at least two secondary amine end groups, preferably –NH(ethyl) or –NH(methyl) groups and/or R2 can be chosen from the following groups, the symbol * indicating a branch point:
(R2-1 [Chem. 8])
(R2-2) [Chem. 9]
(R2-3) [Chem. 10]

De manière préférentielle dans l’exécution d’un procédé de synthèse selon l’invention, le polydiméthylsiloxane (PDMS) utilisé comprend au moins deux groupes terminaux amine, présente une masse moléculaire en nombre (Mn) d’au moins 500 g.mol-1et au plus 150,000 g.mol-1, de préférence d’au moins
800 g.mol-1et d’au plus 50000 g.mol-1, et/ou le nombre d’unités x est d’au moins 10 et d’au plus 900.
Preferably in the execution of a synthesis method according to the invention, the polydimethylsiloxane (PDMS) used comprises at least two amine terminal groups, has a number-average molecular mass (Mn) of at least 500 g.mol -1 and at most 150,000 g.mol -1 , preferably at least
800 g.mol -1 and at most 50000 g.mol -1 , and/or the number of units x is at least 10 and at most 900.

De manière préférentielle dans l’exécution d’un procédé de synthèse selon l’invention, la molécule comprenant au moins deux groupes isocyanate (-N=C=O) est choisie parmi des diisocyanates alkyles, des diisocyanates aromatiques ou des diisocyanates alicycliques.Preferably in the execution of a synthesis process according to the invention, the molecule comprising at least two isocyanate groups (-N=C=O) is chosen from alkyl diisocyanates, aromatic diisocyanates or alicyclic diisocyanates.

De manière préférentielle dans l’exécution d’un procédé de synthèse selon l’invention, L1 est une structure hydrocarbure telle qu’au moins 4 et au plus 12 atomes de carbone séparent les deux points de branchement par la voie la plus courte, et de préférence L1 est choisi parmi les groupes suivants, le symbole * indiquant un atome de carbone faisant partie de la structure L1 et étant également un point de branchement :
(L1-1) [Chem. 11]
(L1-2) [Chem. 12]
(L1-3) [Chem. 13]
(L1-4) [Chem. 14]
(L1-5) [Chem. 15]
Preferably in the execution of a synthesis method according to the invention, L1 is a hydrocarbon structure such that at least 4 and at most 12 carbon atoms separate the two branch points by the shortest route, and preferably L1 is chosen from the following groups, the symbol * indicating a carbon atom forming part of the structure L1 and also being a branch point:
(L1-1) [Chem. 11]
(L1-2) [Chem. 12]
(L1-3) [Chem. 13]
(L1-4) [Chem. 14]
(L1-5) [Chem. 15]

De manière préférentielle dans l’exécution d’un procédé de synthèse selon l’invention, la molécule comprenant au moins deux groupes isocyanate
(-N=C=O) est un diisocyanate alkyle dont les groupes isocyanates sont en position terminale, et de préférence le diisocyanate d’hexaméthylène.
Preferably in the execution of a synthesis method according to the invention, the molecule comprising at least two isocyanate groups
(-N=C=O) is an alkyl diisocyanate with the isocyanate groups in the terminal position, and preferably hexamethylene diisocyanate.

De manière préférentielle dans l’exécution d’un procédé de synthèse selon l’invention, dans l’étape (1), la quantité utilisée de la molécule comprenant au moins deux groupes isocyanate (-N=C=O) correspond à une valeur (n+1) en nombre de moles, n’étant le nombre de moles de polydiméthylsiloxane (PDMS) comprenant au moins deux groupes terminaux amine (-NH2).Preferably in the execution of a synthesis method according to the invention, in step (1), the quantity used of the molecule comprising at least two isocyanate groups (-N=C=O) corresponds to a value (n+1) in number of moles, n being the number of moles of polydimethylsiloxane (PDMS) comprising at least two amine terminal groups (-NH 2 ).

De manière préférentielle dans l’exécution d’un procédé de synthèse selon l’invention, le polyamide comprenant un groupe terminal amine (-NH2) utilisé dans l’étape (2) est choisi parmi : un polyamide copolymère contenant des unités de 6 et de 11 atomes de carbones, de préférence un copolymère entre l’acide
6-aminohexanoïque et l’acide 11-aminoundécanoïque et/ou entre le caprolactam et l’acide 11-aminoundécanoïque.
Preferably in the execution of a synthesis process according to the invention, the polyamide comprising an amine terminal group (-NH 2 ) used in step (2) is chosen from: a copolymer polyamide containing units of 6 and 11 carbon atoms, preferably a copolymer between the acid
6-aminohexanoic acid and 11-aminoundecanoic acid and/or between caprolactam and 11-aminoundecanoic acid.

Selon un deuxième aspect, la présente invention concerne un copolymère tribloc obtenu selon le procédé de l’invention. Un copolymère selon la présente invention peut aussi être un copolymère tribloc présentant la structure suivante :
[Chem. 16]
dans lequel :
- chaque groupe (LDI1-LDI2) correspond à un groupe alkyle, aromatique ou alicyclique, et de préférence est une structure hydrocarbure telle qu’au moins 4 et au plus 12 atomes de carbone séparent les deux points de branchement par la voie la plus courte, et de préférence choisi parmi les groupes (L1-1) à (L1-5) ;
- chaque groupe R1correspond à H, Me ou Et ;
- le polydiméthylsiloxane (PDMS) est connecté à des groupes –NR1- par réaction d’une liaison –(CH2)3NH2et/ou –(CH2)—(CH)CH3-(CH2)NH2terminale d’un PDMS de départ ;
- PA désigne un polyamide.
According to a second aspect, the present invention relates to a triblock copolymer obtained according to the process of the invention. A copolymer according to the present invention may also be a triblock copolymer having the following structure:
[Chem. 16]
in which:
- each group (LDI 1 -LDI 2 ) corresponds to an alkyl, aromatic or alicyclic group, and preferably is a hydrocarbon structure such that at least 4 and at most 12 carbon atoms separate the two branch points by the shortest route, and preferably chosen from groups (L1-1) to (L1-5);
- each group R 1 corresponds to H, Me or Et;
- polydimethylsiloxane (PDMS) is connected to –NR 1 - groups by reaction of a terminal –(CH 2 ) 3 NH 2 and/or –(CH 2 )—(CH)CH 3 -(CH 2 )NH 2 bond of a starting PDMS;
- PA denotes a polyamide.

Selon un troisième aspect, la présente invention concerne l’utilisation d’un copolymère tribloc selon la présente invention dans des produits adhésifs destinés à être appliqués sur la peau, les plaies, les phanères et/ou les muqueuses.According to a third aspect, the present invention relates to the use of a triblock copolymer according to the present invention in adhesive products intended to be applied to the skin, wounds, appendages and/or mucous membranes.

Selon un troisième aspect, la présente invention concerne un pansement comprenant une matrice élastomérique obtenue à partir du copolymère tribloc selon la présente invention. De préférence, dans un pansement selon la présente invention, la matrice élastomérique possède des trous traversants. Dans des pansements préférés selon la présente invention, la matrice élastomérique contient en outre un ou plusieurs principes actifs pour le traitement d’une plaie, les principes actifs étant choisis dans le groupe constitué par : des antibactériens, des antiseptiques, des anti-douleurs, des anti-inflammatoires, des actifs favorisant la cicatrisation, et les anesthésiques. Dans des pansements préférés selon la présente invention, la matrice élastomérique obtenue à partir du copolymère tribloc est présente sous la forme d’une bordure adhésive permettant la fixation du pansement sur la peau qui entoure une plaie à traiter. Dans des pansements préférés selon la présente invention, la matrice élastomérique obtenue à partir du copolymère tribloc est présente sous la forme d’un film ayant une épaisseur d’au moins 20 μm et d’au plus 50 μm.According to a third aspect, the present invention relates to a dressing comprising an elastomeric matrix obtained from the triblock copolymer according to the present invention. Preferably, in a dressing according to the present invention, the elastomeric matrix has through holes. In preferred dressings according to the present invention, the elastomeric matrix further contains one or more active ingredients for treating a wound, the active ingredients being selected from the group consisting of: antibacterials, antiseptics, painkillers, anti-inflammatories, healing-promoting active ingredients, and anesthetics. In preferred dressings according to the present invention, the elastomeric matrix obtained from the triblock copolymer is present in the form of an adhesive border allowing the dressing to be fixed to the skin surrounding a wound to be treated. In preferred dressings according to the present invention, the elastomeric matrix obtained from the triblock copolymer is present in the form of a film having a thickness of at least 20 μm and at most 50 μm.

<Brève description des dessins><Brief description of the drawings>

La représente un schéma de synthèse de triblocs
SC-b-PDMSurée-b-SC selon la présente invention.
La représente la structure (A) et l’analyse DSC (B) du polyamide utilisé.
La représente les structures et analyses DSC des polyéthylènes utilisés : PENH2(A), PENH-hexyle(B) et PEI(C).
La représente des thermogrammes de prépolymères urée : cycles de refroidissement (A) et de chauffe (B).
La représente une étude des propriétés rhéologiques du prépolymère urée 1 en fonction de la température.
La représente les propriétés rhéologiques des prépolymères urée lors d'un cycle de chauffe.
La représente les thermogrammes du PENH2, du prépolymère urée et du système triblocs PE-b-PDMSurée-b-PE : cycles de refroidissement (A) et de chauffe (B).
La représente les propriétés rhéologiques du système
PE-b-PDMSurée-b-PE avant (A) et après ajout du PE (B) lors d'un cycle de chauffe.
There represents a triblock synthesis scheme
SC-b-PDMS urea -b-SC according to the present invention.
There represents the structure (A) and the DSC analysis (B) of the polyamide used.
There represents the structures and DSC analyses of the polyethylenes used: PE NH2 (A), PE NH-hexyl (B) and PE I (C).
There represents thermograms of urea prepolymers: cooling (A) and heating (B) cycles.
There represents a study of the rheological properties of the urea prepolymer 1 as a function of temperature.
There represents the rheological properties of urea prepolymers during a heating cycle.
There represents the thermograms of PE NH2 , urea prepolymer and PE-b-PDMS urea -b-PE triblock system: cooling (A) and heating (B) cycles.
There represents the rheological properties of the system
PE-b-PDMS urea -b-PE before (A) and after addition of PE (B) during a heating cycle.

La représente les thermogrammes du PANH2, du prépolymère urée et du système triblocs PA-b-PDMSurée-b-PA : cycles de refroidissement (A) et de chauffe (B).
La représente les propriétés rhéologiques du système
PA-b-PDMSurée-b-PA avant (A) et après ajout du PA (B) lors d'un cycle de chauffe.
La représente un schéma réactionnel de la polyaddition du PDMSend NH2sur l'HDI.
La représente un schéma réactionnel de la polyaddition du PA6-11 sur le prépolymère PDMSurée.
La représente un thermogramme DSC du prépolymère PDMSurée
La représente un thermogramme DSC du tribloc
PA-b-PDMSurée-b-PA.
La représente les modules G' et G'' du PA-b-PDMSurée-b-PA en fonction de la température au cours d'un cycle de chauffe.
La représente la courbe de contrainte en fonction de l'allongement du système PA-b-PDMSurée-b-PA.
La représente un schéma réactionnel de la synthèse en deux étapes de PA-b-PDMSurée éth.-b-PA.
La représente un thermogramme DSC d’un tribloc
PA-b-PDMSurée éth.-b-PA.
La représente les propriétés rhéologiques du système
PA-b-PDMSurée éth.-b-PA lors du second cycle de chauffe.
La représente un schéma réactionnel de la synthèse en deux étapes de PA-b-PDMSurée/urée éth.-b-PA.
La représente les modules de conservation des prépolymères urée/urée éthylée en fonction de la fraction en urée à température ambiante.
La représente l’évolution de G' en fonction de la fraction en urée à 25 °C (A) ; température de transition sol/liq en fonction de la fraction en urée (B).
La représente une courbe de contrainte en fonction de la déformation (A), allongement max (B) et modules d’élasticité en fonction du % de groupement urée (C) des systèmes PA-b-PDMSurée/urée éth.-b-PA.
There represents the thermograms of the PANH2, urea prepolymer and PA-b-PDMS triblock systemurea-b-PA: cooling (A) and heating (B) cycles.
There represents the rheological properties of the system
PA-b-PDMSurea-b-PA before (A) and after addition of PA (B) during a heating cycle.
There represents a reaction scheme of the polyaddition of PDMSend NH2on the HDI.
There represents a reaction scheme of the polyaddition of PA6-11 on PDMS prepolymerurea.
There represents a DSC thermogram of the PDMS prepolymerurea
There represents a DSC thermogram of the triblock
PA-b-PDMSurea-b-PA.
There represents the G' and G'' modules of PA-b-PDMSurea-b-PA as a function of temperature during a heating cycle.
There represents the stress curve as a function of the elongation of the PA-b-PDMS systemurea-b-PA.
There represents a reaction scheme of the two-step synthesis of PA-b-PDMSurea eth.-b-PA.
There represents a DSC thermogram of a triblock
PA-b-PDMSurea eth.-b-PA.
There represents the rheological properties of the system
PA-b-PDMSurea eth.-b-PA during the second heating cycle.
There represents a reaction scheme of the two-step synthesis of PA-b-PDMSurea/urea eth.-b-PA.
There represents the storage moduli of urea/ethyl urea prepolymers as a function of the urea fraction at room temperature.
There represents the evolution of G' as a function of the urea fraction at 25 °C (A); sol/liq transition temperature as a function of the urea fraction (B).
There represents a stress curve as a function of strain (A), maximum elongation (B) and elastic moduli as a function of the % of urea group (C) of the PA-b-PDMS systemsurea/urea eth.-b-PA.

<Description des modes de réalisation><Description of embodiments>

Les copolymères triblocs selon la présente invention comprennent un polydiméthylsiloxane (PDMS), lié par des zones dérivées d’isocyanate à un polyamide. Dans le cadre de la présente invention, pour la préparation de tels copolymères, la compatibilité des précurseurs PDMS et polyamide est un élément pertinent pour une synthèse efficace des polymères. La partie polyamide peut fortement influencer les propriétés mécaniques finales du matériau (module élastique élevé, très faible déformation sous contrainte). En même temps que la question des propriétés mécaniques finales, il est à noter qu’un but est également de préparer des copolymères contenant un bloc polysiloxane (tel que PDMS) et des blocs semi-cristallins, de sorte que les nodules semi-cristallins soient des nœuds de réticulation physiques, qui peuvent être réversiblement formés et détruits en appliquant des rampes de température adaptées, permettant ainsi de passer réversiblement d’un état « solide élastique » à un état « liquide visqueux ». De préférence, les blocs semi-cristallins présenteront une température de fusion qui se situe dans la gamme de températures visée d’au moins 100 °C et d’au plus 140 °C. Dans ce contexte, il a été observé par les inventeurs que certains produits obtenus à partir de précurseurs PDMS ayant des groupements hydroxyles le long de la chaîne et des groupements époxydes terminaux, transformés en copolymère par réaction avec une diamine secondaire telle que la N-N-diméthyl-1,6-hexanediamine, ne sont pas satisfaisants dans un contexte industriel car la transition liquide-solide des matériaux n’est pas réversible. Il semble qu’une réaction parasite conduise à la réticulation chimique (i.e. irréversible) des matériaux. Ainsi, après une durée de stockage de quelques semaines, les matériaux ne peuvent plus être fondus sous forme d’un liquide visqueux. Ils ne peuvent plus être facilement solubilisés dans un solvant non plus. Les inventeurs postulent que les groupements hydroxyles pendants sont impliqués dans une réaction parasite conduisant à la réticulation de la phase PDMS, notamment avec des groupements époxy résiduels, ou encore avec les fonctions ester terminales du polyamide (PA).The triblock copolymers according to the present invention comprise a polydimethylsiloxane (PDMS), linked by isocyanate-derived regions to a polyamide. In the context of the present invention, for the preparation of such copolymers, the compatibility of the PDMS and polyamide precursors is a relevant element for an efficient synthesis of the polymers. The polyamide part can strongly influence the final mechanical properties of the material (high elastic modulus, very low strain deformation). Along with the issue of the final mechanical properties, it should be noted that an aim is also to prepare copolymers containing a polysiloxane block (such as PDMS) and semi-crystalline blocks, so that the semi-crystalline nodules are physical crosslinking nodes, which can be reversibly formed and destroyed by applying suitable temperature ramps, thus allowing a reversible transition from an “elastic solid” state to a “viscous liquid” state. Preferably, the semi-crystalline blocks will have a melting temperature that is within the target temperature range of at least 100°C and at most 140°C. In this context, it has been observed by the inventors that certain products obtained from PDMS precursors having hydroxyl groups along the chain and terminal epoxide groups, transformed into a copolymer by reaction with a secondary diamine such as N-N-dimethyl-1,6-hexanediamine, are not satisfactory in an industrial context because the liquid-solid transition of the materials is not reversible. It seems that a parasitic reaction leads to the chemical (i.e. irreversible) crosslinking of the materials. Thus, after a storage period of a few weeks, the materials can no longer be melted in the form of a viscous liquid. They can no longer be easily solubilized in a solvent either. The inventors postulate that the pendant hydroxyl groups are involved in a parasitic reaction leading to the crosslinking of the PDMS phase, in particular with residual epoxy groups, or even with the terminal ester functions of the polyamide (PA).

Selon la présente invention, on fait d’abord réagir un PDMS terminé par des fonctions amines, avec un espaceur diisocyanate, un exemple préféré de diisocyanate étant le diisocyanate d’hexaméthylène. Le rapport entre réactifs est choisi de sorte que les prépolymères PDMSuréesoient terminés par des fonctions isocyanates. La seconde étape de synthèse consiste alors à additionner le polymère semi-cristallin monofonctionnel, terminé par une fonction NH2, qui va pouvoir réagir avec les fonctions isocyanates terminales de prépolymères PDMS, pour conduire à la formation de copolymères triblocs SC-b-PDMSurée-b-SC,
où SC = semi-cristallin. L’approche est décrite dans la .
According to the present invention, a PDMS terminated by amine functions is first reacted with a diisocyanate spacer, a preferred example of diisocyanate being hexamethylene diisocyanate. The ratio between reactants is chosen so that the PDMS urea prepolymers are terminated by isocyanate functions. The second synthesis step then consists in adding the monofunctional semi-crystalline polymer, terminated by an NH 2 function, which will be able to react with the terminal isocyanate functions of PDMS prepolymers, to lead to the formation of SC-b-PDMS urea -b-SC triblock copolymers,
where SC = semi-crystalline. The approach is described in the .

Il est considéré que les potentiels avantages de cette approche sont multiples :
1. Les fonctions urée sont connues pour développer des liaisons hydrogènes fortes (N–H O). Leur présence le long de la chaîne de PDMS devrait permettre de développer des interactions physiques intra-chaîne au sein de la phase PDMS, ce qui devrait en retour la rendre plus cohésive. Cela devrait améliorer les propriétés mécaniques du matériau, en particulier ses taux de déformation à la rupture.
2. Les fonctions urée sont polaires et devraient donc permettre d’observer une bonne compatibilisation réactive entre les prépolymères PDMSuréeet le polyamide, PA.
The potential benefits of this approach are considered to be multiple:
1. Urea functions are known to develop strong hydrogen bonds (N–H O). Their presence along the PDMS chain should allow the development of intra-chain physical interactions within the PDMS phase, which should in turn make it more cohesive. This should improve the mechanical properties of the material, in particular its strain rates at break.
2. The urea functions are polar and should therefore allow to observe a good reactive compatibilization between the PDMS urea prepolymers and the polyamide, PA.

Dans un mode particulièrement préférentiel de la présente invention, la partie polyamide (PA) utilisée dans la préparation du copolymère de l’invention est un copolymère PA6/11contenant des unités mixtes à 6 carbones et à 11 carbones. Un polymère de ce type est disponible commercialement, fourni par ARKEMA sous le nom commercial APOLYA, avec des proportions de PA6et de PA11d’environ 0.3 et 0.7 respectivement (en masse) avec une masse molaire Mn= 2500 g.mol-1, terminé à une extrémité par une fonction amine primaire et à l’autre par une fonction méthyl ester (voir , partie A).In a particularly preferred embodiment of the present invention, the polyamide (PA) part used in the preparation of the copolymer of the invention is a PA 6/11 copolymer containing mixed 6-carbon and 11-carbon units. A polymer of this type is commercially available, supplied by ARKEMA under the trade name APOLYA, with proportions of PA 6 and PA 11 of approximately 0.3 and 0.7 respectively (by mass) with a molar mass M n = 2500 g.mol -1 , terminated at one end by a primary amine function and at the other by a methyl ester function (see , part A).

Selon un aspect, la présente invention concerne un copolymère tribloc présentant la structure suivante :
(PA)-(NH-CO-NH)-(LDI1)-[(PDMS urée)n(PDMS urée alkyle)m]-(LDI1)-(NH-CO-NH)-(PA)
dans laquelle :
PA représente un bloc polyamide ;
NH-CO-NH représente une liaison urée ;
LDI1 représente un groupe de liaison (ou « linker ») pouvant être dérivé d’une partie de chaîne de diisocyanate ;
la partie -[(PDMS urée)n(PDMS urée alkyle)m]- représente une entité comprenant n groupes de PDMS intégrés dans le copolymère par des groupes urée et m groupes de PDMS intégrés dans le copolymère par des groupes urée alkyle, n et m étant des nombres entiers et les groupes PDMS urée et PDMS urée alkyle étant présents en blocs séparés ou se mélangeant dans la chaîne constituant la partie
-[(PDMS urée)n(PDMS urée alkyle)m]- ;
les éléments (PDMS urée) ayant des unités répétées représentées par la formule
-[(LDI2)-(NH-CO-NH)-(LSX1)-(PDMS)-(LSX1)-(NH-CO-NH)-(LDI2)]-
dans laquelle :
LDI2 représente un linker pouvant être dérivé d’une partie de chaîne de diisocyanate ;
NH-CO-NH représente une liaison urée ;
LSX1 représente un linker entre le groupe urée et l’atome de silicium à la fin de la chaine de poly(diméthyl)siloxane (PDMS) ;
les éléments [(PDMS urée alkyle) ayant des unités répétées représentées par la formule
-[(LDI2)-(NH-CO-NR)-(LSX2)-(PDMS)-(LSX2)-(NH-CO-NR)-(LDI2)]-
dans laquelle :
LDI2 représente un linker pouvant être dérivé d’une partie de chaîne de diisocyanate ;
NH-CO-NR représente une liaison urée alkyle, R étant un groupe alkyle d’au moins 2 atomes de carbone, de préférence éthyle ;
LSX2 représente un linker entre le groupe urée et l’atome de silicium à l’extrémité de la chaine de poly(diméthyl)siloxane (PDMS).
According to one aspect, the present invention relates to a triblock copolymer having the following structure:
(PA)-(NH-CO-NH)-(LDI1)-[(PDMS urea) n (PDMS urea alkyl) m ]-(LDI1)-(NH-CO-NH)-(PA)
in which:
PA represents a polyamide block;
NH-CO-NH represents a urea bond;
LDI1 represents a linker group that can be derived from a portion of a diisocyanate chain;
the part -[(PDMS urea) n (PDMS urea alkyl) m ]- represents an entity comprising n PDMS groups integrated into the copolymer by urea groups and m PDMS groups integrated into the copolymer by urea alkyl groups, n and m being integers and the PDMS urea and PDMS urea alkyl groups being present in separate blocks or mixing in the chain constituting the part
-[(PDMS urea) n (PDMS urea alkyl) m ]- ;
elements (PDMS urea) having repeating units represented by the formula
-[(LDI2)-(NH-CO-NH)-(LSX1)-(PDMS)-(LSX1)-(NH-CO-NH)-(LDI2)]-
in which:
LDI2 represents a linker that can be derived from a portion of a diisocyanate chain;
NH-CO-NH represents a urea bond;
LSX1 represents a linker between the urea group and the silicon atom at the end of the poly(dimethyl)siloxane (PDMS) chain;
the elements [(PDMS urea alkyl) having repeating units represented by the formula
-[(LDI2)-(NH-CO-NR)-(LSX2)-(PDMS)-(LSX2)-(NH-CO-NR)-(LDI2)]-
in which:
LDI2 represents a linker that can be derived from a portion of a diisocyanate chain;
NH-CO-NR represents an alkyl urea bond, R being an alkyl group of at least 2 carbon atoms, preferably ethyl;
LSX2 represents a linker between the urea group and the silicon atom at the end of the poly(dimethyl)siloxane (PDMS) chain.

Selon l’aspect de l’invention cité plus haut, de préférence les éléments linkers combinés LDI1-LDI2, LSX1 et LSX2 correspondent chacun à un groupe alkyle, aromatique ou alicyclique, et de préférence à une structure hydrocarbonée telle qu’au moins 4 et au plus 12 atomes de carbone séparent les deux points de branchement par la voie la plus courte, et de préférence les linkers LDI1-LDI2, LSX1 et LSX2 correspondent à un group L1 choisi parmi les groupes suivants, le symbole * indiquant un atome de carbone faisant partie de la structure L1 et également un point de branchement :
(L1-1) [Chem. 17]
(L1-2) [Chem. 18]
(L1-3) [Chem. 19]
(L1-4) [Chem. 20]
(L1-5) [Chem. 21]
Selon cet aspect, le(s) polydiméthylsiloxane(s) (PDMS) présent(s), à une ou plusieurs unités dans la structure globale du copolymère, présentent pour chaque unité PDMS (utilisée lors de la synthèse) une masse moléculaire en nombre (Mn) d’au moins 500 g.mol-1et au plus 150,000 g.mol-1, de préférence d’au moins 800 g.mol-1et d’au plus 50000 g.mol-1, et/ou le nombre d’unités x est d’au moins 10 et d’au plus 900.
According to the aspect of the invention cited above, preferably the combined linker elements LDI1-LDI2, LSX1 and LSX2 each correspond to an alkyl, aromatic or alicyclic group, and preferably to a hydrocarbon structure such that at least 4 and at most 12 carbon atoms separate the two branching points by the shortest route, and preferably the linkers LDI1-LDI2, LSX1 and LSX2 correspond to a group L1 chosen from the following groups, the symbol * indicating a carbon atom forming part of the structure L1 and also a branching point:
(L1-1) [Chem. 17]
(L1-2) [Chem. 18]
(L1-3) [Chem. 19]
(L1-4) [Chem. 20]
(L1-5) [Chem. 21]
According to this aspect, the polydimethylsiloxane(s) (PDMS) present, at one or more units in the overall structure of the copolymer, have for each PDMS unit (used during the synthesis) a number-average molecular mass (Mn) of at least 500 g.mol -1 and at most 150,000 g.mol -1 , preferably of at least 800 g.mol -1 and at most 50,000 g.mol -1 , and/or the number of units x is at least 10 and at most 900.

<Matrice élastomérique><Elastomeric matrix>

Selon un aspect, la présente invention concerne une matrice élastomérique obtenue à partir des copolymères triblocs selon l’invention tels que décrits précédemment. En particulier la matrice élastomérique peut être obtenue par transformation physique à chaud selon des méthodes bien connues de l’homme du métier.According to one aspect, the present invention relates to an elastomeric matrix obtained from the triblock copolymers according to the invention as described above. In particular, the elastomeric matrix can be obtained by hot physical transformation according to methods well known to those skilled in the art.

Les matrices élastomériques ainsi obtenues peuvent être mises en œuvre dans divers dispositifs, tels que par exemple des pansements. Afin de réaliser des pansements, la matrice selon l’invention sera de façon préférentielle formée en couche mince.The elastomeric matrices thus obtained can be implemented in various devices, such as for example dressings. In order to produce dressings, the matrix according to the invention will preferably be formed in a thin layer.

Selon un mode préféré de l’invention, la matrice possède des trous traversants. Les trous traversants peuvent être réalisés par perforation ou par poinçonnage de la matrice préalablement formée en couche mince.According to a preferred embodiment of the invention, the matrix has through holes. The through holes can be made by perforation or punching of the matrix previously formed in a thin layer.

Alternativement, les matrices conformes à l’invention peuvent être fabriquées par coulage à chaud d’une composition polymérique telle que décrite précédemment sur une plaque gravée avec le motif retenu pour former des trous traversants, suivi d’une étape de refroidissement et enfin d’une étape de démoulage.Alternatively, the dies according to the invention can be manufactured by hot casting a polymer composition as described above onto a plate etched with the chosen pattern to form through holes, followed by a cooling step and finally a demolding step.

La réalisation de pansements adhésifs répond en général à un cahier des charges complexe afin de concilier des caractéristiques contradictoires. Les principaux critères à vérifier pour un tel pansement sont essentiellement de présenter une bonne respirabilité tout en évitant les risques de fuites, et d'être imperméable aux liquides et aux bactéries tout en étant respirant (c'est-à-dire perméable à la vapeur d'eau). De préférence, le pansement gardera sa cohésion quand il est retiré une fois chargé d'exsudats, et sera de préférence facile à fabriquer. Le pansement doit aussi être facile à poser et rester en place le plus longtemps possible sans altérer la peau péri-lésionnelle. De préférence, il ne va pas altérer la cicatrisation de la plaie lors de son retrait. Le pansement doit enfin épouser la morphologie du patient.The production of adhesive dressings generally meets a complex specification in order to reconcile contradictory characteristics. The main criteria to check for such a dressing are essentially to have good breathability while avoiding the risk of leaks, and to be impermeable to liquids and bacteria while being breathable (i.e. permeable to water vapor). Preferably, the dressing will maintain its cohesion when it is removed once loaded with exudates, and will preferably be easy to manufacture. The dressing must also be easy to apply and remain in place for as long as possible without altering the peri-wound skin. Preferably, it will not alter the healing of the wound when it is removed. Finally, the dressing must fit the patient's morphology.

La matrice élastomérique est de préférence mince, de manière à mieux épouser les formes du corps et suivre les mouvements sans risquer de se détacher. Le support adhésif est avantageusement conformable. D’une façon générale, les matrices élastomérique conformes à l’invention présentent une épaisseur comprise entre 15 µm et 2 mm.The elastomeric matrix is preferably thin, so as to better fit the shapes of the body and follow movements without risking detachment. The adhesive support is advantageously conformable. Generally speaking, the elastomeric matrices in accordance with the invention have a thickness of between 15 µm and 2 mm.

La matrice élastomérique sera de préférence imperméable aux fluides et aux micro-organismes pathogènes extérieurs tout en assurant une perméabilité à la vapeur d'eau, de manière à éviter à la fois le contact de la plaie avec des liquides extérieurs et des bactéries et la macération de la plaie.The elastomeric matrix will preferably be impermeable to external fluids and pathogenic microorganisms while ensuring permeability to water vapor, so as to avoid both contact of the wound with external liquids and bacteria and maceration of the wound.

La matrice élastomérique est de préférence adhésive de manière à maintenir le pansement en place.The elastomeric matrix is preferably adhesive so as to hold the dressing in place.

La matrice peut contenir des principes actifs ayant un rôle favorable dans le traitement de la plaie. Parmi les substances susceptibles d'être utilisées dans le cadre de la présente invention en tant que principes actifs, on peut, à titre d'exemples, citer:
- les antibactériens comme par exemple les dérivés d'argent tels les sels d'argent ou d'autres métaux (par exemple le sulfate, le chlorure ou le nitrate d'argent et la sulfadiazine argentique), les complexes d'argent ou d'autres métaux (par exemple les zéolithes argent tel l'alphasan, ou les céramiques), le métrodinazole, la néomycine, le Polymyxine B, les pénicillines (Amoxycilline), l'acide clavulanique, les tétracyclines, la Minocycline, la chlorotétracycline, les aminoglycosides, l'Amikacine , la Gentamicine ou les probiotiques;
- les antiseptiques tels la chlorhexidine, le triclosan, le biguanide, l'hexamidine, le thymol, le Lugol, la Povidone iodée, le Chlorure de Benzalkonium et de Benzethonium;
- les anti-douleurs tels que le Paracétamol, la Codéine, le Dextropropoxyphène, le Tramadol, la Morphine et ses dérivés, les Corticoïdes et dérivés;
- les anti-inflammatoires tels que les Glucocorticoïdes, les anti-inflammatoires non stéroïdiens, l'Aspirine, l'Ibuprofène, le Kétoprofène, le Flurbiprofène, le Diclofénac, l'Acéclofénac, le Kétorolac, le Méloxicam, le Piroxicam, le Ténoxicam, le Naproxène, l'Indométacine, le Naproxcinod, le Nimésulide, le Célécoxib, l'Etoricoxib, le Parécoxib, le Rofécoxib, le Valdécoxib, la Phénylbutazone, l'acide niflumique, l'acide méfénamique;
- les actifs favorisant la cicatrisation tels que le Rétinol, la Vitamine A,
la Vitamine E, la N-acétyl-hydroxyproline, les extraits de Centella Asiatica, la papaïne, les huiles essentielles de thym, de niaouli, de romarin et de sauge, l'acide hyaluronique, les oligosaccharides polysulfatés et leurs sels (en particulier les oligosaccharides sulfatés synthétiques ayant 1 à 4 unités oses tels que le sel de potassium du sucrose octasulfaté ou le sel d'argent du sucrose octasulfaté), le sucralfate, l'Allantoïne, l'urée, la metformine, les enzymes (par exemple protéolitiques telles la streptokinase, la tripsine ou la collagénase), des peptides ou des inhibiteurs de protéases;
- les anesthésiques tels que la benzocaïne, la lidocaïne, la dibucaïne, le chlorhydrate de pramoxine, la bupivacaïne, la mepivacaïne, la prilocaïne, ou l'étidocaïne.
The matrix may contain active ingredients having a favorable role in the treatment of the wound. Among the substances likely to be used in the context of the present invention as active ingredients, we can, by way of examples, cite:
- antibacterials such as silver derivatives such as silver or other metal salts (e.g. silver sulfate, chloride or nitrate and silver sulfadiazine), silver or other metal complexes (e.g. silver zeolites such as alphasan, or ceramics), metrodinazole, neomycin, Polymyxin B, penicillins (Amoxycillin), clavulanic acid, tetracyclines, Minocycline, chlortetracycline, aminoglycosides, Amikacin, Gentamicin or probiotics;
- antiseptics such as chlorhexidine, triclosan, biguanide, hexamidine, thymol, Lugol, Povidone iodine, Benzalkonium and Benzethonium Chloride;
- painkillers such as Paracetamol, Codeine, Dextropropoxyphene, Tramadol, Morphine and its derivatives, Corticosteroids and derivatives;
- anti-inflammatory drugs such as glucocorticoids, non-steroidal anti-inflammatory drugs, aspirin, ibuprofen, ketoprofen, flurbiprofen, diclofenac, aceclofenac, ketorolac, meloxicam, piroxicam, tenoxicam, naproxen, indomethacin, naproxcinod, nimesulide, celecoxib, etoricoxib, parecoxib, rofecoxib, valdecoxib, phenylbutazone, niflumic acid, mefenamic acid;
- active ingredients that promote healing such as Retinol, Vitamin A,
Vitamin E, N-acetyl-hydroxyproline, Centella Asiatica extracts, papain, essential oils of thyme, niaouli, rosemary and sage, hyaluronic acid, polysulfated oligosaccharides and their salts (in particular synthetic sulfated oligosaccharides having 1 to 4 sugar units such as the potassium salt of octasulfated sucrose or the silver salt of octasulfated sucrose), sucralfate, Allantoin, urea, metformin, enzymes (e.g. proteolytics such as streptokinase, trypsin or collagenase), peptides or protease inhibitors;
- anesthetics such as benzocaine, lidocaine, dibucaine, pramoxine hydrochloride, bupivacaine, mepivacaine, prilocaine, or etidocaine.

Dans le cadre de la présent invention, il est possible d’envisager des matrices qui se manipulent facilement, sont repositionnables, permettent un retrait sans douleur lorsqu’elles sont appliquées sur la peau, les muqueuses ou les phanères, et présentent une tenue dans le temps satisfaisante.In the context of the present invention, it is possible to envisage matrices which are easy to handle, repositionable, allow painless removal when applied to the skin, mucous membranes or appendages, and have satisfactory durability over time.

<Pansements><Bandages>

La présente invention concerne également un pansement comprenant la matrice élastomérique obtenue à partir de copolymères triblocs selon l’invention.The present invention also relates to a dressing comprising the elastomeric matrix obtained from triblock copolymers according to the invention.

Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, la présente demande vise à couvrir un pansement absorbant comprenant une matrice élastomérique se présentant sous la forme d’une bordure adhésive pouvant prendre la forme d'un « trottoir », et permettant la fixation du pansement sur la peau qui entoure la plaie. Ces pansements, notamment lorsqu'ils sont utilisés pour le traitement des plaies chroniques particulièrement douloureuses, sont avantageusement conformables et minces afin de limiter les tensions que le pansement peut générer à la surface de la peau. Selon un mode préféré de l’invention, le pansement absorbant adhésif comprend l’assemblage d’une couche absorbante et de la matrice élastomérique formant le trottoir du pansement absorbant, laquelle est respectueuse de la peau péri-lésionnelle fragile et sensible.According to a preferred embodiment of the invention, the present application aims to cover an absorbent dressing comprising an elastomeric matrix in the form of an adhesive border that can take the form of a "sidewalk", and allowing the dressing to be fixed to the skin surrounding the wound. These dressings, in particular when used for the treatment of particularly painful chronic wounds, are advantageously conformable and thin in order to limit the tensions that the dressing can generate on the surface of the skin. According to a preferred embodiment of the invention, the adhesive absorbent dressing comprises the assembly of an absorbent layer and the elastomeric matrix forming the sidewalk of the absorbent dressing, which is respectful of the fragile and sensitive peri-wound skin.

Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, la présente demande vise à couvrir un pansement absorbant comprenant une couche absorbante enduite d’une matrice élastomérique se présentant sous la forme d’une enduction perforée. Les trous traversants permettent le passage des exsudats en direction de la couche absorbante. La matrice élastomérique est présente sur toute la surface du pansement en contact avec la peau. Avantageusement, ce type de pansement n’adhère pas aux plaies humides mais adhère à la peau péri-lésionnelle, permettant ainsi un retrait sans trauma ni douleur. Parmi les pansements connus de ce type, les produits commercialisés par la société les Mölnlycke sous la marque Mepilex®, peuvent être cités.According to a preferred embodiment of the invention, the present application aims to cover an absorbent dressing comprising an absorbent layer coated with an elastomeric matrix in the form of a perforated coating. The through holes allow the passage of exudates towards the absorbent layer. The elastomeric matrix is present over the entire surface of the dressing in contact with the skin. Advantageously, this type of dressing does not adhere to moist wounds but adheres to the peri-wound skin, thus allowing removal without trauma or pain. Among the known dressings of this type, the products marketed by the company Mölnlycke under the brand name Mepilex®, can be cited.

Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, la présente demande vise à couvrir un pansement interface autoporté comprenant une matrice élastomérique se présentant sous la forme d’une couche mince possédant des trous traversants pour laisser passer les exsudats. L’épaisseur d’un tel pansement est de préférence comprise entre 0.4 et 2 mm. Afin de protéger la matrice de l’environnement extérieur, le pansement interface pourra être recouvert, de préférence sur chacune de ses faces, par un film protecteur provisoire qui sera retiré avant usage par l’utilisateur. Parmi les pansements connus de ce type, les produits commercialisés par les Laboratoires URGO sous la marque UrgoTul®, peuvent être cités.According to a preferred embodiment of the invention, the present application aims to cover a self-supporting interface dressing comprising an elastomeric matrix in the form of a thin layer having through holes to allow exudates to pass through. The thickness of such a dressing is preferably between 0.4 and 2 mm. In order to protect the matrix from the external environment, the interface dressing may be covered, preferably on each of its faces, by a temporary protective film which will be removed before use by the user. Among the known dressings of this type, the products marketed by URGO Laboratories under the UrgoTul® brand may be cited.

Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, la présente invention vise à couvrir un pansement composé d’une matrice élastomérique sous la forme d’un film mince transparent adhésif. L’épaisseur d’un tel pansement est, de préférence, comprise entre 20 et 50 µm. La transparence permet un contrôle visuel de la zone à traiter. Ces films sont semi-perméables, ils sont perméables aux échanges gazeux, et sont imperméables aux liquides et aux bactéries. Ils confèrent une protection mécanique vis-à-vis des phénomènes de frottement, friction et cisaillement. Parmi les pansements connus de ce type, les produits commercialisés par la société Smith&Nephew sous la marque Opsite®, ou par la société 3M sous la marque Tegaderm® ou encore par les Laboratoires URGO sous la marque Optiskin®, peuvent être cités.According to a preferred embodiment of the invention, the present invention aims to cover a dressing composed of an elastomeric matrix in the form of a thin transparent adhesive film. The thickness of such a dressing is preferably between 20 and 50 µm. The transparency allows visual inspection of the area to be treated. These films are semi-permeable, they are permeable to gas exchanges, and are impermeable to liquids and bacteria. They provide mechanical protection against friction, friction and shearing phenomena. Among the known dressings of this type, the products marketed by the company Smith & Nephew under the brand name Opsite®, or by the company 3M under the brand name Tegaderm® or by Laboratoires URGO under the brand name Optiskin®, can be cited.

Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, la présente invention vise à couvrir un pansement composé d’une matrice élastomérique sous la forme d’une plaque de gel souple possédant des trous traversants. Ces pansements, notamment lorsqu’ils sont utilisés dans le traitement des cicatrices hypertrophiques ou chéloïdes, sont avantageusement auto-adhésives et conformables afin de s’adapter à chaque cicatrice. Parmi les pansements connus de ce type, les produits commercialisés par la société Smith&Nephew sous la marque Cica-care®, peuvent être cités.According to a preferred embodiment of the invention, the present invention aims to cover a dressing composed of an elastomeric matrix in the form of a flexible gel plate having through holes. These dressings, in particular when used in the treatment of hypertrophic or keloid scars, are advantageously self-adhesive and conformable in order to adapt to each scar. Among the known dressings of this type, the products marketed by the company Smith & Nephew under the brand name Cica-care®, can be cited.

Par pansement, on entend dans la présente invention tout dispositif médical de type pansement comprenant au moins une matrice élastomérique. Notamment l’invention s’applique aux pansements utilisés pour le traitement des plaies, le traitement des cicatrices et les patchs cosmétiques.In the present invention, the term “dressing” means any medical device of the dressing type comprising at least one elastomeric matrix. In particular, the invention applies to dressings used for the treatment of wounds, the treatment of scars and cosmetic patches.

<Exemples><Examples>

<Réactifs><Reagents>

Toutes les matières premières utilisées sont disponibles commercialement. Les caractéristiques de l’ensemble des produits sont énoncées dans le Tableau 1 ci-après.All raw materials used are commercially available. The characteristics of all products are set out in Table 1 below.

<a) Polymères semi-cristallins><a) Semi-crystalline polymers>

Deux polymères semi-cristallins ont été utilisés, un polyamide et un polyéthylène. Ces polymères diffèrent sur de nombreux aspects. Par exemple, le polyéthylène présente une structure inerte alors que le polyamide présente sur sa chaîne de nombreuses fonctions amide. Etant semi-cristallin et présentant chacun des températures de fusion comprises entre 100 et 130°C, ils sont des candidats potentiellement prometteurs à la préparation d’élastomères thermoplastiques.Two semi-crystalline polymers were used, a polyamide and a polyethylene. These polymers differ in many aspects. For example, polyethylene has an inert structure while polyamide has many amide functions on its chain. Being semi-crystalline and each having melting temperatures between 100 and 130 °C, they are potentially promising candidates for the preparation of thermoplastic elastomers.

Concernant la question de la possible incompatibilité entre les composants polymères, le polyéthylène ne présente pas de forte incompatibilité avec le PDMS, le polyéthylène ayant un paramètre de solubilité plus faible que le polyamide avec une valeur δPE= 16 MPa1/2.Regarding the issue of possible incompatibility between polymer components, polyethylene does not show strong incompatibility with PDMS, polyethylene having a lower solubility parameter than polyamide with a value δ PE = 16 MPa 1/2 .

<Polyamide><Polyamide>

Le copolymère PA6/11est fourni par ARKEMA sous le nom commercial APOLYA. Les proportions de PA6et de PA11ont été déterminées par analyse
RMN1H et sont respectivement de 21% en poids et 79% en poids. Ce copolymère de faible masse molaire (Mn= 2500 g.mol-1) est terminé à une extrémité par une fonction amine primaire et à l’autre par une fonction méthyl ester ( , partie A). Il présente des températures de fusion, Tf~130°C, et de cristallisation, Tf~105°C, qui ont été mesurées par DSC ( , partie B).
The PA 6/11 copolymer is supplied by ARKEMA under the trade name APOLYA. The proportions of PA 6 and PA 11 were determined by analysis
1 H NMR and are respectively 21% by weight and 79% by weight. This low molar mass copolymer (M n = 2500 g.mol -1 ) is terminated at one end by a primary amine function and at the other by a methyl ester function ( , part A). It exhibits melting temperatures, T f ~130°C, and crystallization temperatures, T f ~105°C, which were measured by DSC ( , part B).

<Polyéthylène><Polyethylene>

Le polyéthylène est obtenu auprès d’Activation. Il s’agit plus exactement de trois types de polyéthylènes monofonctionnels de faibles masses molaires qui différent de par leurs fonctions terminales. Le premier est un polyéthylène terminé iodé (PEI) de masse molaire définie par SEC (Mw= 1039 g.mol-1). Ce polyéthylène est le précurseur pour l’obtention les deux autres polyéthylènes terminés amine primaire (PENH2) et amine secondaire (PENH-hexyle) de masses molaires, définies à partir du substrat PEI, respectives de 929 et 1013 g.mol- 1.Polyethylene is obtained from Activation. More precisely, these are three types of monofunctional polyethylenes with low molar masses that differ in their terminal functions. The first is an iodinated terminated polyethylene (PE I ) with a molar mass defined by SEC (M w = 1039 g.mol -1 ). This polyethylene is the precursor for obtaining the other two primary amine terminated polyethylenes (PE NH2 ) and secondary amine (PE NH-hexyl ) with molar masses, defined from the PE I substrate, of 929 and 1013 g.mol - 1 respectively.

En DSC, ces polyéthylènes présentent des pics de fusion bimodaux comme le montre la . Pour de faibles masses molaires, la présence de pics bimodaux semble liée à deux tailles de cristaux en raison d’une fraction de polyéthylène non fonctionnel (C. Soulié-Ziakovic, Macromolecules, 2015, 48, pp. 3257-3268).In DSC, these polyethylenes exhibit bimodal melting peaks as shown in . For low molar masses, the presence of bimodal peaks seems to be linked to two crystal sizes due to a fraction of non-functional polyethylene (C. Soulié-Ziakovic, Macromolecules, 2015, 48, pp. 3257-3268).

<b) PDMS><b) PDMS>

Les PDMS utilisés ont été fournis par Gelest, Genesee Polymers et ABCR. Les masses molaires exactes ont été systématiquement calculées à partir des données RMN1H avec utilisation du trichlorobenzène en tant qu’étalon interne. Ces produits ont été utilisés sans traitement supplémentaire.The PDMS used were supplied by Gelest, Genesee Polymers and ABCR. The exact molar masses were systematically calculated from 1 H NMR data using trichlorobenzene as an internal standard. These products were used without further treatment.

<PDMS amines primaires pendantes><PDMS pendant primary amines>

Ces PDMS seront notés PDMSgraft NH2. Leur formule chimique est représentée ci-après. Un polymère présentant une masse molaire de Mn~50000 g.mol-1avec 6 à 7% de motif aminopropylméthylsiloxane (nom commercial AMS-163 chez Gelest) a été utilisé. .
[Chem. 22]
These PDMS will be denoted PDMS graft NH2 . Their chemical formula is shown below. A polymer with a molar mass of M n ~50000 g.mol -1 with 6 to 7% of aminopropylmethylsiloxane unit (trade name AMS-163 at Gelest) was used.
[Chem. 22]

<PDMS terminé amines primaires><PDMS terminated primary amines>

Ces PDMS seront notés PDMSend NH2. Leur formule chimique (PDMS terminé à chaque extrémité par un groupement aminopropyle) est représentée ci-après. Un polymère présentant une masse molaire de Mn~5000 g.mol-1a été utilisé (nom commercial DMS-A21 chez Gelest et AB109371 chez ABCR).
[Chem. 23]
These PDMS will be denoted PDMS end NH2 . Their chemical formula (PDMS terminated at each end by an aminopropyl group) is shown below. A polymer with a molar mass of M n ~5000 g.mol -1 was used (trade name DMS-A21 at Gelest and AB109371 at ABCR).
[Chem. 23]

<PDMS terminé amines secondaires><PDMS terminated secondary amines>

Ces PDMS seront notés PDMSend NH. Leur formule chimique (PDMS terminé à chaque extrémité par un groupement N-éthylaminoisobutyl) est représentée
ci-après. Un polymère présentant une masse molaire de Mn~2500 g.mol-1à
3500 g.mol-1a été utilisé (nom commercial DMS-A214 chez Gelest).
[Chem. 24]
These PDMS will be noted PDMS end NH . Their chemical formula (PDMS terminated at each end by an N-ethylaminoisobutyl group) is represented
hereinafter. A polymer having a molar mass of M n ~2500 g.mol -1 at
3500 g.mol -1 was used (trade name DMS-A214 at Gelest).
[Chem. 24]

<Techniques d’analyse et caractérisation><Analysis and characterization techniques>

<a) Résonance magnétique nucléaire (RMN)><a) Nuclear magnetic resonance (NMR)>

En raison de conditions diverses de solubilisation, les paramètres d’analyse RMN sont séparés en fonctions des produits concernés.

  • Blocs de PDMS:
    RMN1H sur spectromètre Bruker Avance 400 dans du chloroforme deutéré à 25°C.
  • Produits contenant du polyamide:
    RMN1H sur spectromètre Bruker Avance 400 dans un mélange de chloroforme deutéré et d’acide trifluoroacétique anhydre à 25°C (6:1).
  • Produits contenant du polyéthylène :
    RMN1H sur spectromètre Bruker Ascend 400 Prodigy dans du chloroforme deutéré à 70°C.
Due to different solubilization conditions, NMR analysis parameters are separated according to the products concerned.
  • PDMS blocks:
    1 H NMR on Bruker Avance 400 spectrometer in deuterated chloroform at 25°C.
  • Products containing polyamide:
    1 H NMR on Bruker Avance 400 spectrometer in a mixture of deuterated chloroform and anhydrous trifluoroacetic acid at 25°C (6:1).
  • Products containing polyethylene:
    1 H NMR on Bruker Ascend 400 Prodigy spectrometer in deuterated chloroform at 70°C.

Les spectres sont traités et analysés sur le logiciel Topspin fournit par Bruker.The spectra are processed and analyzed on the Topspin software provided by Bruker.

<b) Calorimétrie différentielle à balayage (DSC)><b) Differential scanning calorimetry (DSC)>

Les thermogrammes des échantillons sont obtenus à l’aide de l’appareil DSC Q100 commercialisé par TA®instruments, équipé d’un système réfrigérant à l’azote liquide. Des échantillons de masses comprises entre 5 et 10 mg sont introduits dans des capsules en aluminium scellées puis analysés en utilisant la procédure suivante:
- Equilibre à -150 °C
- 1èrechauffe jusqu’à 150 °C avec une rampe de 10 °C/min
- Isotherme 1 min à 150 °C
- Descente en température jusqu’à -150 °C à 10 °C/min
- Isotherme 1 min à -150 °C
- 2èmechauffe jusqu’à 200 °C avec une rampe de 10 °C/min
Les températures de transition vitreuse, de cristallisation et de fusion sont déterminées après avoir effacé l’histoire thermique des matériaux au cours de la 1èrechauffe.
Thermograms of the samples are obtained using the DSC Q100 device marketed by TA ® instruments, equipped with a liquid nitrogen refrigeration system. Samples with masses between 5 and 10 mg are introduced into sealed aluminum capsules and then analyzed using the following procedure:
- Equilibrium at -150°C
- 1st heating up to 150°C with a ramp of 10°C/min
- Isothermal 1 min at 150°C
- Temperature drop to -150°C at 10°C/min
- Isothermal 1 min at -150°C
- 2nd heating up to 200°C with a ramp of 10°C/min
The glass transition, crystallization and melting temperatures are determined after erasing the thermal history of the materials during the first heating.

<c) Rhéologie><c) Rheology>

Les mesures rhéologiques ont été effectuées sur le rhéomètre MCR de la marque Anton Paar. Les mesures ont été faites avec une géométrie plan-plan de 8 mm de diamètre pour les échantillons solides ou particulièrement visqueux. Pour les échantillons les moins visqueux, une géométrie cône-plan de 25 mm de diamètre a été préférée. Deux types de mesures ont été réalisés :
- Un balayage en fréquence : mesure du module élastique (G’) et du module de perte (G’’) en fonction du taux de cisaillement à fréquence angulaire constante à 25°C
- Un balayage en température : mesure de G’ et G’’ en fonction de la température (rampe de 3,6 °C/min) à un taux de cisaillement constant et à une fréquence angulaire de 10 rad/s. Lors de ces mesures, l’échantillon a été placé sur la géométrie basse à 150 °C. La première analyse est effectuée lors du refroidissement de 150 à 25 °C. La seconde analyse correspond à la chauffe de l’échantillon de 25 à 150 °C.
Rheological measurements were performed on the MCR rheometer from Anton Paar. The measurements were made with a 8 mm diameter plane-plane geometry for solid or particularly viscous samples. For the less viscous samples, a 25 mm diameter cone-plane geometry was preferred. Two types of measurements were performed:
- A frequency sweep: measurement of the elastic modulus (G') and the loss modulus (G'') as a function of the shear rate at constant angular frequency at 25°C
- A temperature scan: measurement of G' and G'' as a function of temperature (ramp of 3.6 °C/min) at a constant shear rate and an angular frequency of 10 rad/s. During these measurements, the sample was placed on the low geometry at 150 °C. The first analysis is carried out during cooling from 150 to 25 °C. The second analysis corresponds to heating the sample from 25 to 150 °C.

<d) Test de traction><d) Tensile test>

Les tests de traction ont été effectués sur un MTS QTest 25 à température ambiante. Les mesures ont été réalisées sur des échantillons en forme d’os de chien (ou « dogbone ») d’environ 40 mm de long, 4 mm de large et 1 mm d’épaisseur. Les déformations ont été appliquées à une vitesse de 5 mm/min.Tensile tests were performed on an MTS QTest 25 at room temperature. Measurements were made on dogbone-shaped samples approximately 40 mm long, 4 mm wide and 1 mm thick. Deformations were applied at a rate of 5 mm/min.

<e) Diffraction et diffusion des rayons X (DRX)><e) X-ray diffraction and scattering (XRD)>

Les analyses des matériaux en DRX ont été réalisées dans un laboratoire partenaire, le CRPP, sur un appareil Xeuss 2.0 commercialisé par Xenocs. Cet appareil délivre un faisceau d’une énergie de 8 keV. Les données sont collectées sur un détecteur DECTRIS PILATUS-300k placé à différentes distances de l’échantillon donnant ainsi accès à la gamme d’angle 0,03° à 50°
(0,025 nm-1à 34,5 nm-1).
The DRX material analyses were carried out in a partner laboratory, the CRPP, on a Xeuss 2.0 device marketed by Xenocs. This device delivers a beam with an energy of 8 keV. The data are collected on a DECTRIS PILATUS-300k detector placed at different distances from the sample, thus providing access to the angle range 0.03° to 50°.
(0.025 nm -1 to 34.5 nm -1 ).

Le Tableau 1 ci-après résume les polymères semi-cristallins et polymères PDMS disponibles commercialement et explorés au niveau expérimental par les présents inventeurs dans la préparation de polymères selon la présente invention et de polymères comparatifs.Table 1 below summarizes the commercially available semi-crystalline polymers and PDMS polymers experimentally explored by the present inventors in the preparation of polymers according to the present invention and comparative polymers.

NomsNames Dénomi-nationsDenominations NomsNames
CommerciauxCommercials
(Fournisseur)(Supplier)
Masses molaires (g.molMolar masses (g.mol -1-1 ))
(Données fournisseur)(Supplier data)
Polyamide 6-11Polyamide 6-11 PA6-11 PA 6-11 APOLYA
(Arkema)
APOLYA
(Arkema)
25002500
Polyéthylène mono-terminé iodeMono-terminated polyethylene iodine PEI PE I PE-I
(Activation)
PE-I
(Activation)
10391039
Polyéthylène mono-terminé amineMono-terminated amine polyethylene PENH2 PE NH2 PE-NH2
(Activation)
PE-NH 2
(Activation)
929929
Polyéthylène mono-terminé N-hexyleN-hexyl mono-terminated polyethylene PENH-hexyle PE NH-hexyl PE-NH-hexyle
(Activation)
PE-NH-hexyl
(Activation)
10131013
Polydiméthylsiloxane terminé époxypropoxypropyleEpoxypropoxypropyl terminated polydimethylsiloxane PDMSend époxy 1000 PDMS end epoxy 1000 DMS-E12
(Gelest)
DMS-E12
(Frost)
1000-14001000-1400
PDMSend époxy 5000 PDMS end epoxy 5000 DMS-E21
(Gelest)
GP504
(Genesee Polymers)
DMS-E21
(Frost)
GP504
(Genesee Polymers)
4500-55004500-5500
Polydiméthylsiloxane mono-terminé époxypropoxypropyleMono-terminated epoxypropoxypropyl polydimethylsiloxane PDMSend mono époxy PDMS end mono epoxy MCR-E11
(Gelest)
MCR-E11
(Frost)
50005000
Copolymère (6-7% aminopropylméthylsiloxane)-diméthylsiloxaneCopolymer (6-7% aminopropylmethylsiloxane)-dimethylsiloxane PDMSgraft NH2 PDMS graft NH2 AMS-163
(Gelest)
AMS-163
(Frost)
5000050000
Polydiméthylsiloxane terminé aminopropyleAminopropyl terminated polydimethylsiloxane PDMSend NH2 PDMS end NH2 DMS-A21
(Gelest)
AB109371
(Gelest)
DMS-A21
(Frost)
AB109371
(Frost)
50005000
Polydiméthylsiloxane terminé N-éthylaminoisobutyleN-ethylaminoisobutyl terminated polydimethylsiloxane PDMSend NH PDMS end NH DMS-A214
(Gelest)
DMS-A214
(Frost)
2500-30002500-3000

Le Tableau 1 présente un récapitulatif des données concernant les produits commerciaux utilisésTable 1 presents a summary of data regarding the commercial products used.

<Réacteurs><Reactors>

Les différentes réactions ont été conduites dans des réacteurs en verre composés d’un tube ou d’un ballon en verre et d’un agitateur mécanique en verre ou en téflon sous flux d’azote. Un carrousel 6 Plus de la marque Radleys a également été utilisé dans le but de lancer jusqu’à 6 réactions en parallèles.The various reactions were conducted in glass reactors consisting of a glass tube or flask and a glass or Teflon mechanical stirrer under nitrogen flow. A Radleys 6 Plus carousel was also used in order to launch up to 6 reactions in parallel.

<Chimie isocyanate-amine><Isocyanate-amine chemistry>

<Systèmes triblocs SC-b-PDMSurée-b-SC><SC-b-PDMS urea -b-SC triblock systems>

La synthèse de ces copolymères triblocs s’effectue en deux étapes ( ) :
1. Synthèse du prépolymère : réaction entre le PDMSend NH2et le diisocyanate d’hexaméthylène avec un excès de diisocyanate pour obtenir des prépolymères terminés par des isocyanates.
2. Ajout du polymère semi cristallin terminé par une amine primaire.
The synthesis of these triblock copolymers is carried out in two stages ( ) :
1. Prepolymer synthesis: reaction between PDMS end NH2 and hexamethylene diisocyanate with excess diisocyanate to obtain isocyanate-terminated prepolymers.
2. Addition of the semi-crystalline polymer terminated by a primary amine.

<i) Prépolymère PDMSurée><i) PDMS urea prepolymer >

L’objectif premier lors de la synthèse de ce type de prépolymère a été d’observer la réactivité entre l’isocyanate et l’amine primaire situé à l’extrémité d’une chaîne de PDMS. Plusieurs matériaux avec un gradient de masses moléculaires ont été préparés pour observer l’influence de longueur de chaîne sur les propriétés thermiques et rhéologiques.The primary objective in the synthesis of this type of prepolymer was to observe the reactivity between the isocyanate and the primary amine located at the end of a PDMS chain. Several materials with a molecular weight gradient were prepared to observe the influence of chain length on thermal and rheological properties.

<Synthèse><Summary>

Pour ce faire trois matériaux ont été synthétisés en vue d’obtenir des prépolymères terminés par des amines. Ces matériaux diffèrent de par le rapport
r = [isocyanate] / [NH2], ainsi les quantités de matière introduites sont énoncées dans le Tableau 2 ci-après. Pour ces synthèses, un PDMSend NH2fournit par ABCR (AB109371) et présentant une masse molaire de 5800 g.mol-1a été utilisé. Les réactions ont été réalisées dans le carrousel à température ambiante sous agitation mécanique.
To do this, three materials were synthesized in order to obtain amine-terminated prepolymers. These materials differ in the ratio
r = [isocyanate] / [NH 2 ], thus the quantities of material introduced are stated in Table 2 below. For these syntheses, a PDMS end NH2 supplied by ABCR (AB109371) and having a molar mass of 5800 g.mol -1 was used. The reactions were carried out in the carousel at room temperature under mechanical stirring.

EchantillonSample mm HDIHDI gg mm PDMSendPDMSend NH2NH2 gg rr ahas DPnDPn bb MM nn cc théoriquetheoretical
kk g.molg.mol -1-1
Conversion NHNH Conversion 22 dd
% (RMN)% (NMR)
11 0,0660.066 2,422.42 0,950.95 3939 120120 9090 22 0,0480.048 1,831.83 0,900.90 1919 6060 8686 33 0,0500.050 2,052.05 0,850.85 12,312.3 4040 8383

Le Tableau 2 présente des données relatives à la synthèse de prépolymères PDMSuréeterminé amines primaires
[Math. 1]
Table 2 presents data on the synthesis of primary amine terminated urea PDMS prepolymers.
[Math. 1]

Dès la mise en contact des deux précurseurs par agitation mécanique, il est possible d’observer une augmentation importante de la viscosité. Ainsi, en raison d’une réaction quasi instantanée, le suivi cinétique n’a pas pu être effectué. Les produits obtenus sont des solides élastiques transparents pouvant être mis en forme.As soon as the two precursors come into contact by mechanical stirring, a significant increase in viscosity can be observed. Thus, due to an almost instantaneous reaction, kinetic monitoring could not be carried out. The products obtained are transparent elastic solids that can be shaped.

L’analyse en RMN1H a permis la mesure du taux de conversion des fonctions amines. D’après les résultats obtenus en analysant l’évolution de l’intensité du pic correspondant aux protons en alpha du groupement NH2, on peut conclure à une réaction totale entre les isocyanates et les amines primaires (Conversion NH2~100 x r). Les amines restantes dans les systèmes correspondent aux fins de chaîne des prépolymères synthétisés. 1 H NMR analysis allowed the measurement of the conversion rate of the amine functions. According to the results obtained by analyzing the evolution of the intensity of the peak corresponding to the alpha protons of the NH 2 group, we can conclude that there is a total reaction between the isocyanates and the primary amines (NH 2 conversion ~100 xr). The remaining amines in the systems correspond to the chain ends of the synthesized prepolymers.

Comme attendu, la compatibilité réactive entre les deux précurseurs permet une conversion totale avec des conditions réactionnelles de temps et de température parfaitement compatibles avec un procédé d’extrusion réactive. Dès lors, il est possible d’imaginer la synthèse de prépolymères urée avec des terminaisons amines primaires ou bien isocyanates et présentant diverses concentrations en fonction urée en utilisant des PDMSend NH2des masses molaires diverses.As expected, the reactive compatibility between the two precursors allows a complete conversion with reaction conditions of time and temperature perfectly compatible with a reactive extrusion process. Therefore, it is possible to imagine the synthesis of urea prepolymers with primary amine or isocyanate terminations and presenting various concentrations in urea function using PDMS end NH2 of various molar masses.

Des essais de synthèse de prépolymères urée ont été réalisés avec un précurseur PDMSend NH2de plus faible masse moléculaire (AB109370 avec
Mn = 3200 g.mol-1). Ce changement de précurseur entraîne une augmentation de la concentration en groupement fonctionnels. L’importante réactivité conduit alors à l’obtention de matériaux solides dans une phase de PDMS liquide.
Urea prepolymer synthesis tests were carried out with a lower molecular weight PDMS end NH2 precursor (AB109370 with
Mn = 3200 g.mol -1 ). This change of precursor leads to an increase in the concentration of functional groups. The high reactivity then leads to the production of solid materials in a liquid PDMS phase.

<Caractérisation><Characterization>

<DSC><DSC>

Les transitions de phase thermiques des matériaux présentés dans le Tableau 2 ont été analysées par DSC. Ces matériaux ont été obtenus à partir des mêmes précurseurs introduits dans des proportions variables afin d’obtenir trois masses molaires distinctes.The thermal phase transitions of the materials presented in Table 2 were analyzed by DSC. These materials were obtained from the same precursors introduced in varying proportions in order to obtain three distinct molar masses.

Les cycles thermiques sont décrits en partie expérimentale. La , partie B, représente les 2ndcycles de chauffe des trois échantillons. Dans tous les cas, on observe un premier point d’inflexion, vers -120 °C, caractéristique de la transition vitreuse du PDMS (TgPDMS). Seul l’échantillon 3 présente un pic exothermique et un pic endothermique, entre -80 et -40 °C, correspondant à la cristallisation et à la fusion du PDMS. Alors que les prépolymères obtenus par la voie époxy-amine ne présentaient pas d’autre transition thermique que celle cité ci-dessus, les analyses par DSC des prépolymères urée présentent systématiquement un pic endothermique aux alentours de 20 °C. Ce pic peut alors être attribué à une fusion dans une phase constituée par l’empilement (ou « stacking ») des groupements urées. Les points d’inflexion relatifs aux Tgainsi que la cristallisation de la phase urée sont observables pendant le refroidissement ( , partie A).Thermal cycles are described in the experimental part. , part B, represents the 2nd heating cycles of the three samples. In all cases, a first inflection point is observed, around -120 °C, characteristic of the glass transition of PDMS (T g PDMS). Only sample 3 presents an exothermic peak and an endothermic peak, between -80 and -40 °C, corresponding to the crystallization and melting of PDMS. While the prepolymers obtained by the epoxy-amine route did not present any other thermal transition than that mentioned above, the DSC analyses of the urea prepolymers systematically present an endothermic peak around 20 °C. This peak can then be attributed to a melting in a phase constituted by the stacking of the urea groups. The inflection points relating to the T g as well as the crystallization of the urea phase are observable during cooling ( , part A).

Les valeurs de Tg(PDMS), Tf(urée) et ΔHf(urée) sont rapportées dans le Tableau 3 pour l’ensemble des échantillons. Pour plus de clarté, les enthalpies de fusion des groupements urée ont été ramenées à une mole d’urée et exprimées en kJ.mol-1.The values of T g (PDMS), T f (urea) and ΔH f (urea) are reported in Table 3 for all samples. For clarity, the fusion enthalpies of the urea groups have been reduced to one mole of urea and expressed in kJ.mol -1 .

EchantillonSample r = [r = [ isocyanateisocyanate ] / [amine]] / [amine] TT gg
PDMSPDMS
°C°C
TT ff
UréeUrea
°C°C
ΔΔ HH ff
UréeUrea
J.gJ.g -1-1
ΔΔ HH ff
UréeUrea
kJ.molkJ.mol -1-1
11 0,950.95 -123,55-123.55 20,1520.15 0,850.85 5,365.36 22 0,900.90 -123,29-123.29 19,6419.64 0,820.82 5,445.44 33 0,850.85 -123,64-123.64 19,2519.25 0,760.76 5,355.35 PDMSend NH2 PDMS end NH2 // -123,36-123.36 // // //

Le Tableau 3 présente des caractéristiques des transitions de phase thermique des prépolymères urée et du précurseur PDMSend NH2mesurées par DSCTable 3 presents characteristics of the thermal phase transitions of urea prepolymers and the PDMS precursor end NH2 measured by DSC.

Les températures de transition vitreuse du PDMS obtenues sont identiques et d’une valeur de -123,5 °C pour l’ensemble des prépolymères synthétisés. Cette valeur est égale à celle du précurseur PDMSend NH2. Ainsi, l’introduction de groupements urée par réaction de l’isocyanate HDI sur le PDMSend NH2n’influence pas la température de transition vitreuse de la phase PDMS. De la même façon, la Tgdu PDMS n’est pas impactée par la longueur de chaîne de PDMS « décoré » avec des valeurs identiques pour les trois matériaux synthétisés.The glass transition temperatures of the PDMS obtained are identical and of a value of -123.5 °C for all the synthesized prepolymers. This value is equal to that of the PDMS precursor end NH2 . Thus, the introduction of urea groups by reaction of the isocyanate HDI on the PDMS end NH2 does not influence the glass transition temperature of the PDMS phase. Similarly, the T g of the PDMS is not impacted by the chain length of the “decorated” PDMS with identical values for the three synthesized materials.

Enfin, les enthalpies de fusion, ΔHf, des phases urée ont été mesurées. Les échantillons 1 (r = 0,95), 2 (r = 0,90) et 3 (r = 0,85) présentent respectivement des températures de fusion de 20,15 ; 19,64 et 19,25 °C. Une légère baisse de la Tfest observée avec la diminution de la concentration en fonction urée. De façon cohérente, les valeurs d’enthalpie de fusion passent de 0,85 à 0,76 J.g-1entre les échantillons 1 et 3. Une fois ramené à des valeurs d’enthalpie en kJ.mol-1, l’ensemble des échantillons présente des valeurs identiques de 5,4 kJ.mol-1.Finally, the fusion enthalpies, ΔH f , of the urea phases were measured. Samples 1 (r = 0.95), 2 (r = 0.90) and 3 (r = 0.85) have melting temperatures of 20.15; 19.64 and 19.25 °C respectively. A slight decrease in T f is observed with decreasing concentration in urea function. Consistently, the fusion enthalpy values change from 0.85 to 0.76 Jg -1 between samples 1 and 3. When reduced to enthalpy values in kJ.mol -1 , all samples have identical values of 5.4 kJ.mol -1 .

<Propriétés rhéologiques><Rheological properties>

De façon préliminaire, le domaine de linéarité des prépolymères urée a été mesuré en effectuant un balayage en taux de cisaillement à température et fréquence angulaire constante. Ainsi, l’ensemble des propriétés mécaniques présenté ici ont été obtenus en mode plan-plan (géométrie de 8 mm de diamètre) avec un taux de cisaillement, γ = 5 % et une fréquence angulaire, ω = 10 rad.s-1. G’ et G’’ ont été analysés au cours d’un cycle de refroidissement de 150 à 25 °C et de chauffe de 25 à 150 °C (1,3 °C/min).As a preliminary step, the linearity domain of urea prepolymers was measured by performing a shear rate scan at constant temperature and angular frequency. Thus, all the mechanical properties presented here were obtained in plane-plane mode (8 mm diameter geometry) with a shear rate, γ = 5% and an angular frequency, ω = 10 rad.s -1 . G' and G'' were analyzed during a cooling cycle from 150 to 25 °C and heating from 25 to 150 °C (1.3 °C/min).

La représente les modules de conservation (G’) et de perte (G’’) de l’échantillon 1. L’échantillon a été placé sur la géométrie à 150 °C, à cette température le matériau est un liquide visqueux. Les propriétés mécaniques sont tout d’abord mesurées lors du refroidissement, on peut alors observer une transition d’un état liquide (G’ < G’’) à un état solide (G’ > G’’) à une température de 69 °C (G’ = G’’). Lors de la chauffe, cette température de transition est mesurée à 89 °C. Cette hystérèse entre le cycle de chauffe et le cycle de refroidissement est cohérente avec la différence entre la température de cristallisation et la température de fusion des domaines urée mesurée en DSC. Une légère augmentation du module G’ est observée aux alentours de 80 °C, ceci peut traduire une conversion incomplète lors de la réaction ou bien un glissement de l’échantillon dans la géométrie.There represents the storage (G') and loss (G'') moduli of sample 1. The sample was placed on the geometry at 150 °C, at this temperature the material is a viscous liquid. The mechanical properties are first measured during cooling, we can then observe a transition from a liquid state (G'<G'') to a solid state (G'>G'') at a temperature of 69 °C (G' = G''). During heating, this transition temperature is measured at 89 °C. This hysteresis between the heating cycle and the cooling cycle is consistent with the difference between the crystallization temperature and the melting temperature of the urea domains measured in DSC. A slight increase in the G' modulus is observed around 80 °C, this can reflect an incomplete conversion during the reaction or a sliding of the sample in the geometry.

La chute drastique de module G’ observée lors de la chauffe à une température d’environ 110 °C ne peut pas être pleinement expliquée. Elle traduit uniquement une baisse importante de la viscosité dans ce domaine de température. A ces valeurs de module, de l’ordre du Pa, l’analyse se heurte aux limites de l’appareil. Ce phénomène est également présent lors du refroidissement avec une augmentation drastique de G’ à environ 80 °C.The drastic drop in modulus G’ observed during heating to a temperature of about 110 °C cannot be fully explained. It only reflects a significant drop in viscosity in this temperature range. At these modulus values, of the order of Pa, the analysis comes up against the limits of the apparatus. This phenomenon is also present during cooling with a drastic increase in G’ at about 80 °C.

A 25 °C, l’échantillon 1 se comporte comme un solide élastique avec des valeurs de modules G’ = 230 kPa et G’’ = 62 kPa. Ces valeurs sont relativement faibles et sont cohérentes avec l’aspect macroscopique (matériaux « mou »).At 25 °C, sample 1 behaves like an elastic solid with modulus values G’ = 230 kPa and G’’ = 62 kPa. These values are relatively low and are consistent with the macroscopic appearance (“soft” materials).

La comparaison des propriétés mécaniques des trois prépolymères urée de masse molaire variable est présentée sur la . Uniquement les cycles de chauffe sont représentés. Le phénomène d’hystérèse décrit pour l’échantillon 1, entre la chauffe et le refroidissement, a été observé pour l’ensemble des matériaux étudiés.The comparison of the mechanical properties of the three urea prepolymers of variable molar mass is presented in the . Only heating cycles are shown. The hysteresis phenomenon described for sample 1, between heating and cooling, was observed for all materials studied.

Les trois prépolymères urée synthétisé présentent un comportement semblable : solide élastique « mous » à température ambiante et liquide visqueux à une température supérieure à la température de transition (Tsol/liq). Néanmoins, ces températures de changement de phase sont fonction de la longueur de chaîne. L’échantillon 1 (Mn théorique= 120 kg.mol-1) présente une transition à 89 °C, l’échantillon 2 à 56 °C (Mn théorique= 60 kg.mol-1) et l’échantillon 3 à 47 °C
(Mn théorique= 40 kg.mol-1). De la même façon, les valeurs de G’ et G’’ varient en fonction de la masse molaire. L’ensemble des données obtenues est résumé dans le Tableau 4.
The three synthesized urea prepolymers exhibit similar behavior: soft elastic solid at room temperature and viscous liquid at a temperature above the transition temperature (T sol/liq ). However, these phase change temperatures are a function of the chain length. Sample 1 ( theoretical M n = 120 kg.mol -1 ) exhibits a transition at 89 °C, sample 2 at 56 °C ( theoretical M n = 60 kg.mol -1 ) and sample 3 at 47 °C
(M n theoretical = 40 kg.mol -1 ). Similarly, the values of G' and G'' vary according to the molar mass. All the data obtained are summarized in Table 4.

EchantillonSample MM n théoriquen theoretical
kg.molkg.mol -1-1
TT solground // liqliquid
refroidissementcooling
°C°C
TT solground // liqliquid
chauffeheated
°C°C
G’G’
T = 35 °CT = 35 °C
kPakPa
G’’G’’
T = 35 °CT = 35 °C
kPakPa
11 120120 6969 8989 160160 3838 22 6060 4242 5656 6969 3535 33 4040 3737 4747 2121 1313

Le Tableau 4 présente un récapitulatif des propriétés rhéologiques de prépolymères uréeTable 4 presents a summary of the rheological properties of urea prepolymers.

L’augmentation de la masse molaire des prépolymères urée synthétisés, de 40 à 120 kg.mol-1, entraîne deux effets sur les propriétés rhéologiques. Le premier est une augmentation des modules de conservation (21 à 160 kPa à 35 °C) et de perte (13 à 38 kPa à 35 °C). Le second est une augmentation de la température de transition solide/liquide (47 à 89 °C durant la chauffe). L’augmentation de la longueur de chaîne a pour effets un accroissement de l’enchevêtrement et de la concentration en groupement urée comme vu en analyse thermique (DSC). Ainsi, la longueur du prépolymère peut influencer fortement les interactions intra et inter-chaînes et donc les propriétés mécaniques.Increasing the molar mass of the synthesized urea prepolymers, from 40 to 120 kg.mol -1 , results in two effects on the rheological properties. The first is an increase in the storage modulus (21 to 160 kPa at 35 °C) and loss modulus (13 to 38 kPa at 35 °C). The second is an increase in the solid/liquid transition temperature (47 to 89 °C during heating). Increasing the chain length results in an increase in entanglement and in the concentration of urea groups as seen in thermal analysis (DSC). Thus, the length of the prepolymer can strongly influence the intra- and inter-chain interactions and therefore the mechanical properties.

<Conclusion><Conclusion>

Ces premiers essais de synthèse de prépolymères urée présentent beaucoup d’intérêt en raison de leurs conditions de synthèse (temps court et température ambiante) et de leurs tenues mécaniques. Les matériaux obtenus sont souples et reprocessables. Néanmoins, les températures de transition sol/liq sont relativement proches de la température ambiante. Ainsi, l’ajout d’un polymère cristallin à ces systèmes de PDMS « décorés » urée apparaît comme une solution appropriée pour l’obtention de matériaux souples reprocessables thermiquement stables.These first attempts at the synthesis of urea prepolymers are of great interest due to their synthesis conditions (short time and room temperature) and their mechanical properties. The materials obtained are flexible and reprocessable. However, the sol/liq transition temperatures are relatively close to room temperature. Thus, the addition of a crystalline polymer to these urea “decorated” PDMS systems appears to be an appropriate solution for obtaining thermally stable, reprocessable flexible materials.

<ii) Triblocs PE-b-PDMSurée-b-PE (Exemples Comparatifs PE)><ii) PE-b-PDMS urea -b-PE triblocks (PE Comparative Examples)>

La réalisation de systèmes triblocs PE-b-PDMSurée-b-PE (PE = polyéthylène) est rendue possible par la présence de groupements fonctionnels à chaque extrémité du prépolymère PDMSurée.The production of PE-b-PDMS urea -b-PE (PE = polyethylene) triblock systems is made possible by the presence of functional groups at each end of the PDMS urea prepolymer.

<Synthèse><Summary>

Afin de faciliter la comparaison entre les systèmes PE-b-PDMSurée-b-PE et PA-b-PDMSurée-b-PA, le prépolymère utilisé est identique et présente les caractéristiques énoncées dans le Tableau 5 ci-après. La masse molaire du PDMSend NH2utilisé est de 5827 g.mol-1.In order to facilitate the comparison between the PE-b-PDMS urea -b-PE and PA-b-PDMS urea -b-PA systems, the prepolymer used is identical and has the characteristics set out in Table 5 below. The molar mass of the PDMS end NH2 used is 5827 g.mol -1 .

PrépolymèrePrepolymer urée (urea ( PDMSPDMS uréeurea )) TerminaisonTermination IsocyanateIsocyanate r = [amine] / [r = [amine] / [ isocyanateisocyanate ]] 0,950.95 MM n théoriquen theoretical [kg.mol[kg.mol -1-1 ]] 120120

Le Tableau 5 présente des caractéristiques du prépolymère PDMSuréeutilisé pour la synthèse des triblocs SC-b-PDMSurée-b-SCTable 5 presents characteristics of the PDMS urea prepolymer used for the synthesis of SC-b-PDMS urea -b-SC triblocks.

L’ajout d’un polymère semi-cristallin sur le prépolymère est décrit dans la 2èmeétape du schéma de synthèse de la . Le prépolymère étant terminé à chaque extrémité par une fonction isocyanate, il peut donc réagir directement avec un polyéthylène mono-fonctionnalisé par une amine primaire. La quantité de polyéthylène à faire réagir avec le prépolymère est calculée en considérant une conversion de 100 % des amines primaires lors de la synthèse du prépolymère terminé isocyanate. Le polyéthylène est alors ajouté dans un ratio [1 : 1] avec les fonctions isocyanates présentent à chaque extrémité du prépolymère PDMSuréeselon l’équation (1) suivante :
[Math. 2]
The addition of a semi-crystalline polymer to the prepolymer is described in the 2nd step of the synthesis scheme of the . The prepolymer being terminated at each end by an isocyanate function, it can therefore react directly with a polyethylene mono-functionalized by a primary amine. The quantity of polyethylene to be reacted with the prepolymer is calculated by considering a 100% conversion of the primary amines during the synthesis of the isocyanate terminated prepolymer. The polyethylene is then added in a ratio [1:1] with the isocyanate functions present at each end of the PDMS urea prepolymer according to the following equation (1):
[Math. 2]

Expérimentalement, le prépolymère est préchauffé dans un ballon à 150 °C pour se trouver dans un état fondu. Le polyéthylène qui a une température de fusion d’environ 100 °C est alors ajouté au milieu réactionnel. Les quantités de matière introduites pour la synthèse du système PE-b-PDMSurée-b-PE sont présentées dans le Tableau 6 :Experimentally, the prepolymer is preheated in a flask to 150 °C to be in a molten state. Polyethylene, which has a melting temperature of about 100 °C, is then added to the reaction medium. The quantities of material introduced for the synthesis of the PE-b-PDMS urea -b-PE system are presented in Table 6:

EchantillonSample PDMSPDMS uréeurea PEPE NH2NH2 massemass
gg
MM n théoriquen theoretical
kg.molkg.mol -1-1
massemass
gg
MM nn %% en poidsby weight
PE-b-PDMSurée-b-PEPE-b-PDMS urea -b-PE 2,2882,288 120120 0,0320.032 929929 1,41.4

Le Tableau 6 présente des données expérimentales de la synthèse du système
PE-b-PDMSurée-b-PE
Table 6 presents experimental data from the system synthesis
PE-b-PDMS urea -b-PE

De même que pour la synthèse du prépolymère urée, la cinétique de cette réaction n’a pas pu être étudiée. Ainsi, le temps de réaction a été déterminé à partir d’observations visuelles. Premièrement, le polyéthylène fond dans la phase de PDMS. On observe alors initialement un système bi-phasique avec une phase de faible viscosité transparente sur les bords du ballon (PDMSurée) et une phase plus visqueuse et opaque autour de la pale d’agitation mécanique. En quelques minutes, le système s’homogénéise avec une unique phase opaque et plus visqueuse. Le matériau obtenu après une heure à 150 °C (surestimation du temps de réaction) est un solide élastique « mou » blanc légèrement translucide. Celui-ci peut être mis et remis en forme en étant placé un four à 150 °C dans un moule en silicone.As with the synthesis of the urea prepolymer, the kinetics of this reaction could not be studied. Thus, the reaction time was determined from visual observations. First, the polyethylene melts in the PDMS phase. A two-phase system is then initially observed with a transparent low-viscosity phase on the edges of the flask (PDMS urea ) and a more viscous and opaque phase around the mechanical stirring blade. Within a few minutes, the system homogenizes with a single opaque and more viscous phase. The material obtained after one hour at 150 °C (overestimation of the reaction time) is a slightly translucent white "soft" elastic solid. This can be shaped and reshaped by placing it in an oven at 150 °C in a silicone mold.

La confirmation de la création d’une liaison covalente entre le prépolymère et le polyéthylène n’a pas pu être effectuée en raison de la superposition de pics lors de l’analyse par RMN. De même, la différence de masses molaires entre le prépolymère et les triblocs n’a pas été observée en chromatographie d’exclusion stérique en raison d’une faible différence de masse de l’ordre du pourcent. Néanmoins, les observations visuelles lors de la synthèse ainsi que des tests de dispersion de polyéthylène non fonctionnalisé dans le prépolymère urée semblent indiquer l’obtention du système triblocs PE-b-PDMSurée-b-PE.Confirmation of the formation of a covalent bond between the prepolymer and polyethylene could not be performed due to the superposition of peaks during NMR analysis. Similarly, the difference in molar masses between the prepolymer and the triblocks was not observed in size exclusion chromatography due to a small mass difference of the order of one percent. Nevertheless, visual observations during the synthesis as well as dispersion tests of non-functionalized polyethylene in the urea prepolymer seem to indicate the obtaining of the PE-b-PDMS urea -b-PE triblock system.

Pour cette réaction, il faut noter la faible proportion massique de polyéthylène. Avec les précurseurs disponibles, l’augmentation de cette fraction massique ne peut se faire qu’en diminuant la masse molaire du prépolymère (augmentation du nombre de fins de chaînes pour une masse donnée).For this reaction, it is necessary to note the low mass proportion of polyethylene. With the available precursors, the increase in this mass fraction can only be done by decreasing the molar mass of the prepolymer (increase in the number of chain ends for a given mass).

<Caractérisation><Characterization>

<DSC><DSC>

Les transitions de phases du système PE-b-PDMSurée-b-PE ont été analysées par DSC. Pour plus de clarté, le thermogramme obtenu est comparé à ceux du prépolymère urée et du PENH2sur la .The phase transitions of the PE-b-PDMS urea -b-PE system were analyzed by DSC. For clarity, the obtained thermogram is compared with those of the urea prepolymer and PE NH2 on the .

Les valeurs de Tgdu PDMS peuvent être identifiées lors du cycle de chauffe sur la , partie B. Ces températures de transition vitreuse ne sont ainsi pas influencées par l’ajout du polyéthylène avec des valeurs de -123,4 °C pour le prépolymère urée et -123,3 °C pour les triblocs. Au contraire, les températures de fusion des domaines urée et du polyéthylène se trouvent modifiées. En effet, lors de l’ajout du PE, Tf(urée) diminue et passe de 20 à 14°C et Tf(PE) augmente de 97 à 114 °C. L’enthalpie de fusion du polyéthylène, ΔHf PE= 1,03 J/g-1, permet l’accès au taux de cristallinité de la phase polyéthylène, χPE= 36 %. Cette valeur est bien inférieure à celle du PENH2seul, qui est de 80 %. L’ensemble de ces résultats semble indiquer la présence d’une phase où coexistent les groupements urée et le polyéthylène. L’analyse par diffraction des rayons X est une technique qui peut permettre de confirmer cette conclusion.The T g values of PDMS can be identified during the heating cycle on the , part B. These glass transition temperatures are thus not influenced by the addition of polyethylene with values of -123.4 °C for the urea prepolymer and -123.3 °C for the triblocks. On the contrary, the melting temperatures of the urea and polyethylene domains are modified. Indeed, when PE is added, T f (urea) decreases and goes from 20 to 14 °C and T f (PE) increases from 97 to 114 °C. The fusion enthalpy of polyethylene, ΔH f PE = 1.03 J/g -1 , allows access to the crystallinity rate of the polyethylene phase, χ PE = 36 %. This value is much lower than that of PE NH2 alone, which is 80 %. All of these results seem to indicate the presence of a phase where the urea groups and the polyethylene coexist. X-ray diffraction analysis is one technique that can help confirm this conclusion.

<Propriétés rhéologiques><Rheological properties>

Pour faciliter la comparaison entre les différents systèmes, les conditions de mesure des modules G’ et G’’ des systèmes triblocs à prépolymères urée sont identiques aux conditions fixés pour les prépolymères urée. C’est-à-dire, un taux de cisaillement, γ = 5 % et une fréquence angulaire, ω = 10 rad.s-1avec une rampe de refroidissement et de chauffe de 1,3 °C.min-1.To facilitate comparison between the different systems, the measurement conditions of the G' and G'' moduli of the triblock systems with urea prepolymers are identical to the conditions set for the urea prepolymers. That is, a shear rate, γ = 5% and an angular frequency, ω = 10 rad.s -1 with a cooling and heating ramp of 1.3 °C.min -1 .

La présente les modules de conservation (G’) et de perte (G’’) au cours d’un cycle de chauffe du système triblocs PE-b-PDMSurée-b-PE avant (prépolymère urée) et après ajout de polyéthylène.There presents the storage (G') and loss (G'') moduli during a heating cycle of the PE-b-PDMS urea -b-PE triblock system before (urea prepolymer) and after addition of polyethylene.

Avec l’addition du polyéthylène à chaque extrémité du prépolymère, la température de transition sol/liq passe de 53 à 58 °C. De même, le module G’ augmente pour passer de 73 à 90 kPa. Ainsi, les propriétés mécaniques et thermiques du matériau ne sont que faiblement améliorées par la présence du polymère semi cristallin polyéthylène. Ce résultat s’explique de par la faible proportion massique en PE dans le système (1,4 %) et par la température de fusion du PE proche de 100 °C.With the addition of polyethylene at each end of the prepolymer, the sol/liq transition temperature increases from 53 to 58 °C. Similarly, the G’ modulus increases from 73 to 90 kPa. Thus, the mechanical and thermal properties of the material are only slightly improved by the presence of the semi-crystalline polyethylene polymer. This result is explained by the low mass proportion of PE in the system (1.4%) and by the melting temperature of PE close to 100 °C.

<Conclusion><Conclusion>

La synthèse de triblocs PE-b-PDMSurée-b-PE montre un intérêt en raison du problème consistant à disposer de conditions de synthèse adaptées à des procédés industriels. Les matériaux obtenus sont souples et reprocessables. Néanmoins, la faible stabilité thermique du système présente un frein à son utilisation.The synthesis of PE-b-PDMS urea -b-PE triblocks shows interest due to the problem of having synthesis conditions suitable for industrial processes. The materials obtained are flexible and reprocessable. However, the low thermal stability of the system is a barrier to its use.

<iii) Triblocs PA-b-PDMSurée-b-PA><iii) Triblocks PA-b-PDMS urea -b-PA>

Le polyamide 6/11 utilisé ici présente une masse molaire de 2500 g.mol-1alors que le polyéthylène possède une masse molaire inférieure à 1000 g.mol-1. Ainsi, pour l’utilisation d’un même prépolymère, la fraction massique de polymère semi cristallin se retrouve multipliée par environ 2,5 dans le cas du polyamide fourni par Arkema. De plus, la température de fusion de ce polyamide est bien supérieure à celle du polyéthylène avec une Tf= 130 °C.The polyamide 6/11 used here has a molar mass of 2500 g.mol -1 while polyethylene has a molar mass of less than 1000 g.mol -1 . Thus, for the use of the same prepolymer, the mass fraction of semi-crystalline polymer is multiplied by approximately 2.5 in the case of the polyamide supplied by Arkema. In addition, the melting temperature of this polyamide is much higher than that of polyethylene with a T f = 130 °C.

<Synthèse><Summary>

Pour la synthèse du système triblocs PA-b-PDMSurée-b-PA, le prépolymère urée utilisé est identique à celui employé lors de la synthèse de
PE-b-PDMSurée-b-PE. Ses caractéristiques sont énoncées dans le Tableau 7. L’addition du polyamide au PDMSurées’effectue de la même façon que pour le polyéthylène et correspond à la seconde étape présentée sur la . Le prépolymère est chauffé à 150 °C sous agitation mécanique, le polyamide est alors ajouté par un col du ballon et la réaction est poursuivie jusqu’à l’obtention d’une masse homogène. Le matériau obtenu est un solide élastique opaque à la surface non adhérente, il peut être mis en forme sous la forme de barreau ou de film dans un four à 150 °C.
For the synthesis of the PA-b-PDMS urea -b-PA triblock system, the urea prepolymer used is identical to that used during the synthesis of
PE-b-PDMS urea -b-PE. Its characteristics are given in Table 7. The addition of polyamide to PDMS urea is carried out in the same way as for polyethylene and corresponds to the second step presented in the . The prepolymer is heated to 150 °C with mechanical stirring, the polyamide is then added through the neck of the flask and the reaction is continued until a homogeneous mass is obtained. The material obtained is an opaque elastic solid with a non-adherent surface, it can be shaped into a bar or film in an oven at 150 °C.

Pour rappel, la quantité de polyamide à faire réagir avec le prépolymère est calculée en considérant une conversion de 100 % des amines primaires lors de la synthèse du prépolymère terminé isocyanate. Les quantités de matière employées dans cette synthèse sont renseignées dans le Tableau 7. La proportion massique en polymère semi cristallin est ici de 4,1 %.As a reminder, the quantity of polyamide to be reacted with the prepolymer is calculated by considering a 100% conversion of primary amines during the synthesis of the finished isocyanate prepolymer. The quantities of material used in this synthesis are given in Table 7. The mass proportion of semi-crystalline polymer is here 4.1%.

EchantillonSample PDMSPDMS uréeurea PAPA NH2NH2 massemass
gg
MM n théoriquen theoretical
kg.molkg.mol -1-1
massemass
gg
MM nn %% en poidsby weight
PA-b-PDMSurée-b-PAPA-b-PDMS urea -b-PA 2,3122,312 120120 0,0980.098 25002500 4,14.1

Le Tableau 7 présente des données expérimentales de la synthèse du système
PA-b-PDMSurée-b-PA
Table 7 presents experimental data from the system synthesis
PA-b-PDMS urea -b-PA

Comme précédemment pour les systèmes contenant des groupements urée, la cinétique de réaction n’a pas pu être étudiée en raison de la superposition des pics urée et isocyanate avec ceux du polyamide en analyse RMN. Le suivi de la réaction a été fait à l’aide d’observation visuelle comme le passage d’un système biphasique avec une phase dense et opaque autour de la pale d’agitation et une phase transparente à un système homogène. La création d’une liaison covalente entre le prépolymère et le polyamide a pu être observée lors d’une expérience DOSY. Cette expérience a montré une différence d’indice de diffusion entre le prépolymère et les triblocs PA-b-PDMSurée-b-PA.As previously for systems containing urea groups, the reaction kinetics could not be studied due to the superposition of the urea and isocyanate peaks with those of the polyamide in NMR analysis. The reaction was monitored using visual observation such as the transition from a two-phase system with a dense and opaque phase around the stirring blade and a transparent phase to a homogeneous system. The creation of a covalent bond between the prepolymer and the polyamide could be observed during a DOSY experiment. This experiment showed a difference in diffusion index between the prepolymer and the PA-b-PDMS urea -b-PA triblocks.

<Caractérisation><Characterization>

<DSC><DSC>

Les transitions de phases du système PA-b-PDMSurée-b-PA ont été analysées par DSC. Pour plus de clarté, le thermogramme obtenu est comparé à ceux du prépolymère urée et du PA6-11sur la .The phase transitions of the PA-b-PDMS urea -b-PA system were analyzed by DSC. For clarity, the obtained thermogram is compared with those of the urea prepolymer and PA 6-11 on the .

Comme le montrent les thermogrammes de la , partie B, obtenus lors du second cycle de chauffe, la température de transition vitreuse est inchangée lors de l’addition du polyamide, avec des valeurs de -123,4 °C pour le prépolymère et -123,9 °C pour le triblocs PA-b-PDMSurée-b-PA. A la différence du prépolymère et du système contenant du polyéthylène, le système avec du polyamide ne présente plus de pic endothermique aux alentours de 15-20 °C (domaines urée). Ceci peut s’expliquer par une plus grande interaction entre les groupements amide du polyamide et les urées contenues dans la chaîne de PDMS.As shown by the thermograms of the , part B, obtained during the second heating cycle, the glass transition temperature is unchanged upon addition of the polyamide, with values of -123.4 °C for the prepolymer and -123.9 °C for the PA-b-PDMS urea -b-PA triblocks. Unlike the prepolymer and the system containing polyethylene, the system with polyamide no longer exhibits an endothermic peak around 15-20 °C (urea domains). This can be explained by a greater interaction between the amide groups of the polyamide and the ureas contained in the PDMS chain.

Enfin, l’analyse thermique par DSC permet d’observer la présence d’un pic endothermique correspondant à la fusion de la phase cristalline du polyamide. Cette température est de 130 °C pour le polyamide seul et de 131 °C pour le système triblocs. L’enthalpie de fusion du polyamide, ΔHf PA= 1,23 J/g-1, permet l’accès au taux de cristallinité de la phase polyéthylène, χPA= 10,5 %. Cette valeur est inférieure à celle du PANH2seul, qui est de 19 %. A nouveau, ces résultats semblent indiquer la présence d’une phase où coexistent les groupements urée et le polyamide.Finally, thermal analysis by DSC allows to observe the presence of an endothermic peak corresponding to the melting of the crystalline phase of the polyamide. This temperature is 130 °C for the polyamide alone and 131 °C for the triblock system. The fusion enthalpy of the polyamide, ΔH f PA = 1.23 J/g -1 , allows access to the crystallinity rate of the polyethylene phase, χ PA = 10.5%. This value is lower than that of PA NH2 alone, which is 19%. Again, these results seem to indicate the presence of a phase where the urea groups and the polyamide coexist.

<Propriétés rhéologiques><Rheological properties>

Les modules de conservation (G’) et de perte (G’’) du système
PA-b-PDMSurée-b-PA, sur une plage de température allant de 25 à 150 °C, sont présentés sur la , partie B et comparés à ceux du prépolymère urée ( , partie A).
The conservation (G') and loss (G'') modules of the system
PA-b-PDMS urea -b-PA, over a temperature range of 25 to 150 °C, are presented on the , part B and compared to those of the urea prepolymer ( , part A).

L’analyse rhéologique permet tout d’abord l’observation d’une augmentation importante de la température de transition sol/liq entre le prépolymère et le système triblocs avec des valeurs respectives de 53 et 82 °C. Le module G’ augmente également nettement avec l’ajout du polyamide pour passer de 70 kPa pour le prépolymère urée à une valeur de 330 kPa. Cette augmentation était attendue avec l’ajout d’une proportion massique plus importante que lors de l’ajout de polyéthylène (4,1 % et 1,4 %). Ces polymères semi-cristallins créant des nodules « durs » au sein du matériau final augmentent naturellement les modules élastiques. Finalement, le matériau triblocs PA-b-PDMSurée -b-PA présente une bonne tenue thermique avec une faible diminution des propriétés mécanique jusqu’à une température proche de 80 °C.The rheological analysis first allows the observation of a significant increase in the sol/liq transition temperature between the prepolymer and the triblock system with respective values of 53 and 82 °C. The G' modulus also increases significantly with the addition of polyamide, going from 70 kPa for the urea prepolymer to a value of 330 kPa. This increase was expected with the addition of a greater mass proportion than with the addition of polyethylene (4.1% and 1.4%). These semi-crystalline polymers creating "hard" nodules within the final material naturally increase the elastic moduli. Finally, the PA-b-PDMS urea -b- PA triblock material exhibits good thermal resistance with a slight decrease in mechanical properties up to a temperature close to 80 °C.

<Conclusion><Conclusion>

Par rapport à l’usage du polyéthylène vis-à-vis du prépolymère, l’impact du polyamide est très prometteur. En effet, son utilisation combinée à un PDMS « décoré » avec des fonctions urée permet l’obtention de matériaux solides élastiques reprocessables avec des propriétés correspondant mieux à celles recherchées dans le cadre de la présente invention. En effet, ces matériaux sont à la fois souples, élastiques et fusibles à une température relativement élevée.Compared to the use of polyethylene with respect to the prepolymer, the impact of polyamide is very promising. Indeed, its use combined with a PDMS “decorated” with urea functions allows the obtaining of reprocessable elastic solid materials with properties better corresponding to those sought in the context of the present invention. Indeed, these materials are both flexible, elastic and meltable at a relatively high temperature.

<iv) Montée en échelle du système Triblocs PA-b-PDMSurée-b-PA><iv) Scale-up of the Triblocs PA-b-PDMS urea -b-PA system>

Jusqu’ici, la synthèse des matériaux a été effectuée à partir d’une quantité de précurseurs de l’ordre de 2 à 5 grammes. Il s’agit ici de vérifier la potentialité d’une montée en échelle de la synthèse du système PA-b-PDMSurée-b-PA. Pour ce faire, la synthèse a été effectuée à partir de 50 g de PDMSend NH2.So far, the synthesis of the materials has been carried out from a quantity of precursors of the order of 2 to 5 grams. The aim here is to verify the potential for scaling up the synthesis of the PA-b-PDMS urea -b-PA system. To do this, the synthesis was carried out from 50 g of PDMS end NH2 .

<Synthèse><Summary>

Comme vu précédemment, la synthèse de ce type de triblocs est réalisée en deux étapes. Premièrement, un prépolymère contenant des groupements urée est synthétisé. Celui-ci est terminé à chaque extrémité par une fonction isocyanate pour pouvoir en seconde étape réagir avec le polyamide mono fonctionnalisé avec une amine primaire.As seen previously, the synthesis of this type of triblocks is carried out in two steps. First, a prepolymer containing urea groups is synthesized. This is terminated at each end by an isocyanate function in order to be able to react in the second step with the mono-functionalized polyamide with a primary amine.

<1èreétape : synthèse du prépolymère PDMSurée>< 1st step: synthesis of PDMS urea prepolymer>

La synthèse du prépolymère est réalisée à partir du diisocyanate d’hexaméthylène (HDI) et d’un PDMS terminé à chaque extrémité par une fonction amine primaire. Ce PDMSend NH2n’est pas identique à celui utilisé dans la synthèse des systèmes présentés dans les sous parties i, ii et iii. Il s’agit d’un nouveau lot commandé auprès d’ABCR (AB109371) qui présente une masse molaire de
47200 g.mol-1(analysé par RMN). La différence de masse molaire avec le lot précédant entraine un changement de concentration en groupement urée, ici, il s’agit d’une augmentation avec la diminution de la masse molaire
(5800 à 4700 g.mol-1). Cette différence explique l’écart entre les propriétés du système PA-b-PDMSurée-b-PA présentées dans la sous partie iii et celles présentées ci-dessous.
The prepolymer synthesis is carried out from hexamethylene diisocyanate (HDI) and a PDMS terminated at each end by a primary amine function. This PDMS end NH2 is not identical to that used in the synthesis of the systems presented in sub-parts i, ii and iii. This is a new batch ordered from ABCR (AB109371) which has a molar mass of
47200 g.mol -1 (analyzed by NMR). The difference in molar mass with the previous batch leads to a change in the concentration of urea groups, here, it is an increase with the decrease in molar mass
(5800 to 4700 g.mol -1 ). This difference explains the gap between the properties of the PA-b-PDMS urea -b-PA system presented in subsection III and those presented below.

Pour la synthèse du prépolymère PDMSurée( ), le rapport [NH2]/[NCO] est de 0,95. Ainsi, la masse molaire théorique du prépolymère est de 93 000 g.mol-1.For the synthesis of PDMS urea prepolymer ( ), the ratio [NH 2 ]/[NCO] is 0.95. Thus, the theoretical molar mass of the prepolymer is 93,000 g.mol -1 .

Expérimentalement, 50 g de PDMSend NH2ont été placés dans un ballon tricol de 100 mL sous flux d’azote à température ambiante. L’ajout du diisocyanate se fait directement dans le PDMS à l’aide d’une seringue sous vive agitation mécanique. Lors de certains essais de montée en échelle, des produits non homogènes présentant des gradients de viscosité ont été constatés. Considérant que ceci est vraisemblablement dû à l’importante réactivité entre les amines primaires et les isocyanates, un faible volume de THF a été ajouté au diisocyanate, afin de diminuer cette réactivité ce volume ne représentant pas plus de 5 % en masse de précurseurs. Ainsi, une addition progressive de la solution THF/HDI (~50/50 en volume) permet une réaction « contrôlée ». La prise en masse est de l’ordre de la minute et l’agitation mécanique n’est alors plus efficiente. Le milieu est ensuite placé à une température de 150 °C pour fondre, abaisser la viscosité du produit et s’assurer d’une conversion maximale.Experimentally, 50 g of PDMS end NH2 were placed in a 100 mL three-necked flask under nitrogen flow at room temperature. The addition of the diisocyanate is done directly into the PDMS using a syringe under vigorous mechanical stirring. During some scale-up tests, non-homogeneous products with viscosity gradients were observed. Considering that this is likely due to the significant reactivity between primary amines and isocyanates, a small volume of THF was added to the diisocyanate, in order to reduce this reactivity, this volume representing no more than 5% by mass of precursors. Thus, a gradual addition of the THF/HDI solution (~50/50 by volume) allows a "controlled" reaction. The solidification is of the order of a minute and mechanical stirring is then no longer efficient. The medium is then placed at a temperature of 150°C to melt, lower the viscosity of the product and ensure maximum conversion.

La conversion des amines primaires en urée est finalement contrôlée par RMN1H. Cette analyse permet d’observer l’élimination du THF introduit plus tôt.The conversion of primary amines to urea is finally monitored by 1 H NMR. This analysis allows the elimination of the THF introduced earlier to be observed.

<2èmeétape : Addition du polyamide>< 2nd step: Addition of polyamide>

Le mélange réactionnel étant déjà placé à une température supérieure la Tfdu polyamide utilisé (Tf= 130 °C), l’addition du PA peut se faire directement sous agitation. Le milieu s’opacifie et blanchit en quelques minutes. Le produit a ensuite pu être mis en forme pour obtenir des films d’environ 0,5 et 1 mm d’épaisseur. Cette mise en forme a été réalisée dans un moule en silicone en laissant s’écouler le produit à une température de 150 °C.Since the reaction mixture was already placed at a temperature higher than the T f of the polyamide used (T f = 130 °C), the addition of the PA could be done directly with stirring. The medium became opaque and whitened in a few minutes. The product could then be shaped to obtain films of approximately 0.5 and 1 mm thickness. This shaping was carried out in a silicone mold by allowing the product to flow at a temperature of 150 °C.

<Conclusion><Conclusion>

Lors du passage d’une synthèse de 2 à 50 g du copolymère
PA-b-PDMSurée-b-PA, l’importante réactivité du système engendre une prise en masse soudaine qui a été contrôlée avec l’utilisation d’une faible quantité de solvant (moins de 5% en poids). Cependant, ce solvant disparaît très rapidement (confirmation par RMN). Les temps de réaction, de l’ordre de la minute à la dizaine de minutes, sont courts. Un protocole de suivi de la 2èmeétape de la réaction devra être développé pour l’obtention d’un temps de réaction plus précis. Cette expérience confirme que la montée en échelle est aisée et pourrait notamment être envisagée en extrusion réactive.
When switching from a synthesis of 2 to 50 g of the copolymer
PA-b-PDMS urea -b-PA, the high reactivity of the system causes a sudden solidification that was controlled with the use of a small amount of solvent (less than 5% by weight). However, this solvent disappears very quickly (confirmation by NMR). The reaction times, of the order of a minute to ten minutes, are short. A protocol for monitoring the 2nd step of the reaction will have to be developed to obtain a more precise reaction time. This experiment confirms that scaling up is easy and could be considered in particular in reactive extrusion.

<Caractérisation><Characterization>

Les propriétés mécaniques du matériau ont été étudiées par rhéologie et test de traction, les propriétés thermiques par DSC.The mechanical properties of the material were studied by rheology and tensile testing, the thermal properties by DSC.

<DSC><DSC>

Les mesures présentées ont été réalisées entre -75 et 150°C. Les thermogrammes présentés correspondent à la seconde chauffe du matériau.The measurements presented were carried out between -75 and 150°C. The thermograms presented correspond to the second heating of the material.

L’analyse DSC du prépolymère PDMS terminé isocyanate est présentée sur la . On peut y observer la température de fusion caractéristique des groupements urée du prépolymère, aux alentours de 25 °C.DSC analysis of isocyanate terminated PDMS prepolymer is presented in . We can observe the characteristic melting temperature of the urea groups of the prepolymer, around 25 °C.

Après la 2èmeétape de synthèse, l’ajout du polyamide, la température de fusion du PA peut être observée à 130 °C ( ).After the 2nd synthesis step, the addition of polyamide, the melting temperature of PA can be observed at 130 °C ( ).

<Propriétés rhéologiques><Rheological properties>

Pour les analyses en rhéologie, le matériau est placé à température ambiante et directement fondu à 150 °C pour venir s’adapter à la géométrie plan-plan de 8 mm. Après analyse des modules au cours du refroidissement, les modules de stockage et de perte sont mesurés durant une chauffe de 25 à 150 °C avec une rampe de 1.3 °C.min-1(γ = 5% et ω = 10 rad.s-1) et presentés sur la .For rheology analyses, the material is placed at room temperature and directly melted at 150 °C to adapt to the 8 mm plane-plane geometry. After analysis of the moduli during cooling, the storage and loss moduli are measured during heating from 25 to 150 °C with a ramp of 1.3 °C.min -1 (γ = 5% and ω = 10 rad.s -1 ) and presented on the .

La température de transition de phase sol/liq est mesurée à environ 116 °C. A 25 °C, le module de conservation présente une valeur de 412 kPa. Ces deux résultats sont comme attendus supérieurs à ceux obtenus lors de synthèses avec un précurseur PDMSend NH2de plus grande masse molaire. En effet, l’augmentation de la concentration en groupement urée entraîne un accroissement des interactions hydrogènes inter et intramoléculaires et donc une augmentation des modules et de la stabilité thermique.The sol/liq phase transition temperature is measured at about 116 °C. At 25 °C, the storage modulus has a value of 412 kPa. These two results are as expected higher than those obtained during syntheses with a PDMS end NH2 precursor of higher molar mass. Indeed, the increase in the concentration of urea group leads to an increase in inter and intramolecular hydrogen interactions and therefore an increase in the moduli and thermal stability.

L’absence d’augmentation de module à haute température suggère une réaction totale durant la synthèse en ballon. Ce résultat est également en accord avec l’aspect macroscopique du matériau, celui-ci ne présentant pas un aspect « collant ».The absence of an increase in modulus at high temperature suggests a complete reaction during the balloon synthesis. This result is also in agreement with the macroscopic appearance of the material, which does not have a “sticky” appearance.

<Test de traction><Pull test>

Les mesures du module d’élasticité (E’) et de l’allongement à la rupture ont pu être réalisées par test de traction. Pour ce faire, une déformation à vitesse constante a été appliquée sur 6 échantillons découpés à l’emporte-pièce en forme de « dogbone ». Les résultats obtenus sont reproductibles et uniquement la mesure avec le plus important allongement à la rupture est représentée sur la .The measurements of the modulus of elasticity (E') and the elongation at break were carried out by tensile testing. To do this, a constant speed deformation was applied to 6 samples cut with a die in the shape of a "dogbone". The results obtained are reproducible and only the measurement with the highest elongation at break is shown on the .

L’analyse en traction du système PA-b-PDMSurée-b-PA montre un comportement typique d’un solide élastique à faible déformation. Il est donc possible de déterminer une valeur de module d’élasticité, E’ = 108 kPa, à partir du domaine linéaire. Le matériau présente un allongement à la rupture de 44 %.The tensile analysis of the PA-b-PDMS urea -b-PA system shows a typical behavior of an elastic solid at low deformation. It is therefore possible to determine a value of the modulus of elasticity, E' = 108 kPa, from the linear domain. The material exhibits an elongation at break of 44%.

<v) Systèmes triblocs PA-b-PDMSurée éth.-b-PA><v) PA-b-PDMS urea eth. -b-PA triblock systems>

Les systèmes PA-b-PDMSurée-b-PA montrent un fort potentiel, mais néanmoins il est toujours possible de tenter d’améliorer les propriétés mécaniques des systèmes conçus en jouant sur la nature des liaisons créées entre le PDMS et l’espaceur. Le remplacement du PDMSend NH2par un PDMSend NHpermet ainsi d’obtenir des groupements urée éthylée et de diminuer les interactions inter et intramoléculaires par encombrement du groupement.PA-b-PDMS urea -b-PA systems show strong potential, but nevertheless it is still possible to try to improve the mechanical properties of the designed systems by playing on the nature of the bonds created between the PDMS and the spacer. The replacement of the PDMS end NH2 by a PDMS end NH thus makes it possible to obtain ethylated urea groups and to reduce inter and intramolecular interactions by bulkiness of the group.

<Synthèse><Summary>

Dans ce qui suit, le polyamide 6-11 est utilisé en tant que polymère semi cristallin. Le schéma réactionnel de la synthèse en deux étapes de
PA-b-PDMSurée éth.-b-PA est représenté sur la .
In the following, polyamide 6-11 is used as a semi-crystalline polymer. The reaction scheme of the two-step synthesis of
PA-b-PDMS urea eth. -b-PA is shown in the .

Le PDMSend NHutilisé ici est fourni par Gelest (DMS-A214) et présente une masse molaire de 1900 g.mol-1.The PDMS end NH used here is supplied by Gelest (DMS-A214) and has a molar mass of 1900 g.mol -1 .

Les conditions expérimentales pour la synthèse de ce type de triblocs sont identiques à celles présentées lors de la synthèse des systèmes
PA-b-PDMSurée-b-PA. L’ensemble des quantités de matière employé est énoncé dans le Tableau 8.
The experimental conditions for the synthesis of this type of triblocks are identical to those presented during the synthesis of the systems
PA-b-PDMS urea -b-PA. The total quantities of material used are stated in Table 8.

EchantillonSample r = (nNH/nNCO)r = (n NH /n NCO ) mm HDIHDI
gg
mm PDMSendPDMSend NHNH gg mm PA6-11PA6-11
gg
%% en poidsby weight PAPA 6-116-11
PA-b-PDMSurée éth .-b-PAPA-b-PDMSurea eth .-b-PA 0,950.95 0,33710.3371 3,59243,5924 0,57370.5737 12,712.7

Le Tableau 8 présente des données expérimentales de la synthèse du système
PA-b-PDMSurée éth.-b-PA
Table 8 presents experimental data from the system synthesis
PA-b-PDMS urea eth. -b-PA

La 1èreétape de synthèse consiste à synthétiser un prépolymère urée éthylée terminé à chaque extrémité par une fonction isocyanate. L’analyse RMN1H permet d’observer la conversion totale des amines primaires et de contrôler la présence des isocyanates en fin de chaînes. Lorsque le produit obtenu a pris en masse et est homogène, la réaction est considérée comme terminée et le produit est alors chauffé à 150 °C pour pouvoir introduire le polyamide.The first synthesis step consists of synthesizing an ethyl urea prepolymer terminated at each end by an isocyanate function. 1 H NMR analysis allows the total conversion of primary amines to be observed and the presence of isocyanates at the end of the chains to be controlled. When the product obtained has solidified and is homogeneous, the reaction is considered complete and the product is then heated to 150 °C to be able to introduce the polyamide.

Le polyamide est ajouté directement dans le milieu réactionnel sous agitation. Le milieu s’opacifie et blanchit rapidement. Le matériau blanc obtenu présente un comportement mécanique à la frontière du liquide et du solide et une adhésion particulièrement forte pour le verre ou bien le métal. Il faut noter l’importante fraction massique en polyamide de 12,7 % en poids. Cette différence est liée à la faible masse molaire du précurseur PDMSend NH.The polyamide is added directly to the reaction medium with stirring. The medium quickly becomes opaque and whitens. The white material obtained exhibits mechanical behavior at the boundary between liquid and solid and particularly strong adhesion to glass or metal. It should be noted that there is a significant polyamide mass fraction of 12.7% by weight. This difference is due to the low molar mass of the PDMS end NH precursor.

<Caractérisation><Characterization>

<DSC><DSC>

L’analyse thermique par DSC du matériau PA-b-PDMSurée éth.-b-PA est représentée sur la . Sur cette figure est présente le cycle de refroidissement suivi du second cycle de chauffe.DSC thermal analysis of PA-b-PDMS urea eth. -b-PA material is shown in . This figure shows the cooling cycle followed by the second heating cycle.

Sur ce thermogramme, on peut observer la température de transition vitreuse du PDMS à la température de -120 °C. Cette température est proche de la valeur de référence des PDMS utilisés dans cette étude (-123,5 °C). Une analyse du précurseur PDMSend NHpermettra de conclure quant à la différence de valeurs de Tg.In this thermogram, the glass transition temperature of PDMS can be observed at a temperature of -120 °C. This temperature is close to the reference value of the PDMS used in this study (-123.5 °C). An analysis of the PDMS end NH precursor will allow us to conclude on the difference in T g values.

Le pic endothermique de fusion et le pic exothermique de cristallisation du polyamide sont bien présents à des températures de 129 (Tf PA) et 108°C (Tc PA). Ces valeurs sont conformes aux valeurs attendues et déjà observées. A partir de la valeur d’enthalpie de fusion, ΔHf PA= 3,71 J.g-1, il est possible d’accéder au taux de cristallinité de la phase polyamide, χPA= 12,2 %. Ce taux est supérieur à celui obtenu sur les systèmes PA-b-PDMSurée-b-PA (χPA= 10,5 %) et donc plus proche de la cristallinité du PA seul (χPA= 19,0 %) . Ce résultat indique une séparation de phase plus marquée avec l’utilisation de groupement urée éthylée.The endothermic melting peak and the exothermic crystallization peak of polyamide are present at temperatures of 129 (Tf PA) and 108°C (Tc PA). These values are consistent with the expected and already observed values. From the fusion enthalpy value, ΔHf PA= 3.71 J.g-1, it is possible to access the crystallinity rate of the polyamide phase, χPA= 12.2 %. This rate is higher than that obtained on PA-b-PDMS systemsurea-b-PA (χPA= 10.5%) and therefore closer to the crystallinity of PA alone (χPA= 19.0%) . This result indicates a more marked phase separation with the use of ethyl urea group.

Au contraire des systèmes contenant des groupements urée, aucun pic de fusion n’est observé autour de 15-20 °C. Néanmoins, la présence d’un faible point d’inflexion entre 0 et 50 °C pourra renseigner sur une transition d’état de la phase urée éthylée.Unlike systems containing urea groups, no melting peak is observed around 15-20 °C. However, the presence of a weak inflection point between 0 and 50 °C may provide information on a state transition of the ethylated urea phase.

<Propriétés rhéologiques><Rheological properties>

Les modules de conservation (G’) et de perte (G’’), lors du second cycle de chauffe, du système PA-b-PDMSurée éth.-b-PA, sur une plage de température allant de 25 à 150 °C, sont représentés sur la .The storage (G') and loss (G'') moduli, during the second heating cycle, of the PA-b-PDMS urea eth. -b-PA system, over a temperature range from 25 to 150 °C, are shown in the .

A la température de 25 °C, les modules de conservation et de perte ont des valeurs respectives de 84 et 77 kPa. Ces deux valeurs sont particulièrement proches et expliquent le comportement observé en fin de synthèse. Bien que G’ soit supérieur à G’’, le matériau ne montre pas le comportement d’un solide classique. A basse fréquence de sollicitation, le matériau apparait proche d’un liquide visqueux (écoulement partiel dans le pilulier), alors qu’à forte fréquence de sollicitation, le matériau se comporte comme un solide.At a temperature of 25 °C, the storage and loss moduli have respective values of 84 and 77 kPa. These two values are particularly close and explain the behavior observed at the end of the synthesis. Although G’ is greater than G’’, the material does not exhibit the behavior of a classic solid. At low stress frequency, the material appears close to a viscous liquid (partial flow in the pillbox), whereas at high stress frequency, the material behaves like a solid.

La température de transition sol/liq est ici de 107 °C mais ne reflète en rien un changement d’état avec un delta très faible entre G’ et G’ sur l’ensemble du domaine de températures étudié.The sol/liq transition temperature here is 107°C but does not in any way reflect a change of state with a very small delta between G’ and G’ over the entire temperature range studied.

<Conclusion><Conclusion>

L’introduction de liaisons de type urée éthylée a permis d’obtenir des matériaux avec de fortes propriétés d’adhésion. De plus, ces liaisons peuvent permettre de réduire les interactions entre les chaînes de PDMS « décoré » par rapport aux liaisons urée.The introduction of ethyl urea-type bonds has allowed to obtain materials with strong adhesion properties. In addition, these bonds can reduce the interactions between the “decorated” PDMS chains compared to urea bonds.

<vi) Systèmes triblocs PA-b-PDMSurée/urée éth.-b-PA><vi) PA-b-PDMS urea/urea eth. -b-PA triblock systems>

D’après les résultats obtenus sur les systèmes PA-b-PDMSurée-b-PA et
PA-b-PDMSurée éth.-b-PA et en raison de conditions de réaction similaires, il est tout à fait possible d’imaginer synthétiser des matériaux aux propriétés intermédiaires avec un mélange de groupements urée et d’urée éthylée. Dans ces matériaux, la cohésion pourra être assurée par les liaisons urée et les propriétés d’adhésion par les liaisons urée éthylée.
According to the results obtained on the PA-b-PDMS urea -b-PA and
PA-b-PDMS urea eth. -b-PA and due to similar reaction conditions, it is quite possible to imagine synthesizing materials with intermediate properties with a mixture of urea and ethyl urea groups. In these materials, cohesion can be ensured by the urea bonds and adhesion properties by the ethyl urea bonds.

<Synthèse><Summary>

Pour cette partie sur les copolymères triblocs PA-b-PDMSurée/urée éth.-b-PA, quatre matériaux ont été synthétisés avec des rapports en fonction urée/urée éthylée variables. Les précurseurs utilisés pour ces synthèses sont un PDMSend NH2d’une masse molaire de 4728 g.mol-1, un PDMSend NHd’une masse molaire de 1887 g.mol-1et le diisocyanate d’hexaméthylène (HDI). Le schéma réactionnel de ce type de réaction permettant l’obtention de systèmes PA-b-PDMSurée/urée éth.-b-PA est présenté en . Les paramètres expérimentaux concernant ces synthèses sont énoncés dans le Tableau 9. L’échantillon 1 (100 % en poids urée) correspond à l’échantillon présenté dans la partie montée en échelle du système PA-b-PDMSurée-b-PA. Pour l’ensemble des synthèses, le rapport
r = (namines/ nisocyanates) = 0,95.
For this part on PA-b-PDMS urea/urea eth. -b-PA triblock copolymers, four materials were synthesized with variable urea/urea ethyl ratios. The precursors used for these syntheses are a PDMS end NH2 with a molar mass of 4728 g.mol -1 , a PDMS end NH with a molar mass of 1887 g.mol -1 and hexamethylene diisocyanate (HDI). The reaction scheme of this type of reaction allowing the production of PA-b-PDMS urea/urea eth. -b-PA systems is presented in . The experimental parameters for these syntheses are given in Table 9. Sample 1 (100 wt. % urea) corresponds to the sample presented in the scale-up part of the PA-b-PDMS urea -b-PA system. For all syntheses, the ratio
r = (n amines / n isocyanates ) = 0.95.

EchantillonSample mm HDIHDI
gg
mm PDMSendPDMSend NHNH gg mm PDMSendPDMSend NH2NH2 gg %% enin poidsweight ahas PDMSendPDMSend NHNH %% enin poidsweight bb PDMSendPDMSend NH2NH2 MM n théoriquen theoretical
kg.molkg.mol -1-1
%% en poidsby weight PAPA 6-116-11
11 1,8851,885 00 50,35150,351 00 100100 9393 5,85.8 22 0,1550.155 0,7470.747 2,2592,259 2525 7575 8080 7,77.7 33 0,1800.180 1,2031,203 1,8011,801 4040 6060 7272 8,58.5 44 0,2190.219 1,6981,698 1,6701,670 5050 5050 6666 9,39.3

Le Tableau 9 présente des données relatives à la synthèse de système
PA-b-PDMSurée/urée éth.-b-PA
Table 9 presents data relating to the system synthesis.
PA-b-PDMS urea/urea eth. -b-PA


a% en poids PDMS NH =

has% by weight PDMS NH =
mPDMS NH m PDMS NH
,b% en poids PDMS NH2 =

,b% by weight PDMS NH2 =
mPDMS NH2 m PDMS NH2

mPDMS NH2+ mPDMS NH

m PDMS NH2 + m PDMS NH

mPDMS NH2+ mPDMS NH

m PDMS NH2 + m PDMS NH

Les deux étapes de synthèse se déroulent de façon similaire à celles présentées jusqu’ici dans la partie sur la chimie isocyanate-amine.The two synthesis steps proceed in a similar manner to those presented so far in the section on isocyanate-amine chemistry.

Une fois mis en forme de film par écoulement dans un four à 150 °C, les matériaux présentent macroscopiquement de fortes différences ( ). Alors que les échantillons 1 et 2 sont de couleur blanche, l’échantillon 3 est légèrement translucide. L’échantillon 4 est relativement proche de la transparence. Ces observations donnent un renseignement sur les dimensions des nodules de polyamide au sein de la matière.Once formed into a film by flow in an oven at 150 °C, the materials exhibit strong macroscopic differences ( ). While samples 1 and 2 are white in color, sample 3 is slightly translucent. Sample 4 is relatively close to transparency. These observations provide information on the dimensions of the polyamide nodules within the material.

La seconde différence concerne les propriétés d’adhésion des matériaux. L’adhésion est fortement accrue avec l’augmentation de la fraction en groupement urée éthylée.The second difference concerns the adhesion properties of the materials. Adhesion is greatly increased with increasing ethyl urea group fraction.

<Caractérisation><Characterization>

<DSC>
<DSC>

EchantillonSample % urée% urea MM n théoriquen theoretical
kg.molkg.mol -1-1
TT gg
PDMSPDMS
°C°C
TT ff
PAPA 6-116-11
°C°C
ΔHΔH ff
PAPA 6-116-11
J.gJ.g -1-1
%% en poidsby weight PAPA 6-116-11
%%
11 100100 9393 -123,4-123.4 127,9127.9 1,911.91 5,85.8 1414 22 7575 8080 -122,98-122.98 128,9128.9 2,012.01 7,77.7 1111 33 6060 7272 -122,65-122.65 129,1129.1 2,692.69 8,58.5 1313 44 5050 6666 -122,3-122.3 127,6127.6 3,103.10 9,39.3 1414

Le Tableau 10 présente des caractéristiques des transitions de phase thermique des systèmes PA-b-PDMSurée/urée éth.-b-PA mesurées par DSCTable 10 presents characteristics of thermal phase transitions of PA-b-PDMS urea/urea eth. -b-PA systems measured by DSC.

Les températures de transition vitreuse du PDMS mesurées pour les 4 matériaux sont très proches avec des valeurs allant de -123,4 °C pour l’échantillon avec 100 % de groupement urée et -122,3 °C pour 50 % d’urée. De façon générale, une légère augmentation est observée avec l’augmentation de la fraction d’urée éthylée. L’analyse du précurseur PDMSend NHpermettra de conclure quant à la différence de valeurs de Tg.The PDMS glass transition temperatures measured for the 4 materials are very close with values ranging from -123.4 °C for the sample with 100% urea group and -122.3 °C for 50% urea. Generally, a slight increase is observed with increasing ethylated urea fraction. Analysis of the PDMS precursorend NHwill allow us to conclude on the difference in values of Tg.

Les températures de fusion du polyamide sont très proches et contenues entre 127,6 et 129,1 °C. Ces valeurs dépendant de l’analyse des thermogrammes seront considérées comme identiques. Finalement, les valeurs d’enthalpie de fusion de la phase cristalline du polyamide permettent de calculer le taux de cristallinité. Ces taux sont compris entre 11 et 14 % mais il est impossible de conclure quant aux différences sans analyser les dimensions et la séparation des phases par une technique comme la DRX.The melting temperatures of polyamide are very close and contained between 127.6 and 129.1 °C. These values depending on the analysis of the thermograms will be considered identical. Finally, the melting enthalpy values of the crystalline phase of the polyamide allow the calculation of the crystallinity rate. These rates are between 11 and 14% but it is impossible to conclude on the differences without analyzing the dimensions and the separation of the phases by a technique such as DRX.

<Propriétés rhéologiques><Rheological properties>

Les modules de conservation (G’) et de perte (G’’) des 4 matériaux ainsi que de leurs 4 prépolymères associés ont été obtenus par analyses rhéologiques.The storage (G’) and loss (G’’) moduli of the 4 materials as well as their 4 associated prepolymers were obtained by rheological analyses.

Il faut tout d’abord noter le comportement des prépolymères. De façon surprenante, les prépolymères correspondants aux matériaux 1 et 4 se présentent comme des solides (G’ > G’’) à température ambiante, alors que les prépolymères 2 et 3 sont liquides (G’ < G’’). Les valeurs de G’ pour l’ensemble des prépolymères sont présentées sur la et résumées dans le Tableau 11.First, the behavior of the prepolymers should be noted. Surprisingly, the prepolymers corresponding to materials 1 and 4 appear as solids (G'>G'') at room temperature, while prepolymers 2 and 3 are liquids (G'<G''). The G' values for all prepolymers are shown in and summarized in Table 11.

Après addition du polyamide, ces quatre matériaux solides élastiques présentent une décroissance des modules de conservation avec l’augmentation de la fraction en groupement urée éthylée ( , partie A). En effet, G’ passe de 410 kPa pour 100 % d’urée à une valeur de 74 kPa pour 50 % d’urée. Ceci s’explique par la diminution d’interactions hydrogènes inter et intramoléculaires.After addition of polyamide, these four elastic solid materials show a decrease in the storage moduli with the increase in the fraction of ethyl urea group ( , part A). Indeed, G' goes from 410 kPa for 100% urea to a value of 74 kPa for 50% urea. This is explained by the decrease in inter and intramolecular hydrogen interactions.

Pour la même raison, on observe une diminution de la température de transition sol/liq, de 117 à 83 °C, avec la diminution de la fraction urée ( ).For the same reason, a decrease in the sol/liq transition temperature is observed, from 117 to 83 °C, with the decrease in the urea fraction ( ).

EchantillonSample %%
uréeurea
PrépolymèrePrepolymer PDMSPDMS uréeurea /urée/urea étheth .. PAPA -b--b- PDMSPDMS uréeurea /urée/urea étheth .. -- b-b- PAPA
G’G’ 25°C25°C
kPakPa
G’’G’’ 25°C25°C
kPakPa
G’G’ 25°C25°C
kPakPa
G’’G’’ 25°C25°C
kPakPa
TT solground // liqliquid
°C°C
11 100100 7373 4040 410410 9494 117117 22 7575 0,20.2 22 321321 7575 115115 33 6060 22 6,56.5 283283 9292 135135 44 5050 2323 2424 7474 4747 8383

Le Tableau 11 constitue un récapitulatif des propriétés rhéologiques de prépolymères PDMSurée/urée éth.et des systèmes PA-b-PDMSurée/urée éth.-b-PATable 11 summarizes the rheological properties of PDMS urea/urea eth. prepolymers and PA-b-PDMS urea/urea eth. -b-PA systems.

<Test de traction><Pull test>

Les mesures de module d’élasticité (E’) et de l’allongement à la rupture des 4 matériaux ont été obtenues par test de traction. Pour chaque matériau, 6 éprouvettes en forme de « dogbone » ont été analysées. Les courbes de contrainte en fonction de la déformation ont été obtenues au cours d’une déformation à vitesse constante (5 mm/min). Les résultats obtenus sont reproductibles et présentés sur la .The measurements of the modulus of elasticity (E') and the elongation at break of the 4 materials were obtained by tensile test. For each material, 6 dogbone-shaped specimens were analyzed. The stress-strain curves were obtained during a deformation at constant speed (5 mm/min). The results obtained are reproducible and presented on the .

L’analyse en traction des systèmes PA-b-PDMSurée/urée éth.-b-PA montre un comportement typique de solide élastique à faible déformation. Il est donc possible de déterminer les valeurs de module d’élasticité à partir des domaines linéaires. On peut observer, sur la , partie C, une relation linéaire entre le module d’élasticité et le taux de groupements urée. En passant de 100 % d’urée à 50 %, le module E’ évolue d’une valeur de 108 à 7 kPa. L’introduction de 50 % d’urée éthylée permet de diminuer d’un facteur supérieur à 10 le module d’élasticité. De la même façon, la , partie B, montre la relation entre λmaxet le taux d’urée. Ainsi, l’allongement maximum à la rupture passe de 44 à 95 % entre 100 et 50 % d’urée (facteur 2). Ces deux résultats sont cohérents avec la modification des interactions hydrogènes induit par la présence de groupements urée encombrés. Le récapitulatif des résultats est énoncé dans le Tableau 12.The tensile analysis of PA-b-PDMS urea/urea eth. -b-PA systems shows a typical behavior of elastic solid at low deformation. It is therefore possible to determine the elastic modulus values from the linear domains. It can be observed, on the , part C, a linear relationship between the modulus of elasticity and the rate of urea groups. By going from 100% urea to 50%, the modulus E' changes from a value of 108 to 7 kPa. The introduction of 50% ethylated urea makes it possible to reduce the modulus of elasticity by a factor greater than 10. Similarly, the , part B, shows the relationship between λ max and the urea content. Thus, the maximum elongation at break increases from 44 to 95% between 100 and 50% urea (factor 2). These two results are consistent with the modification of hydrogen interactions induced by the presence of hindered urea groups. The summary of the results is given in Table 12.

EchantillonSample % urée% urea E’E'
kPakPa
λλ maxmax
%%
11 100100 108108 4444 22 7575 8080 5353 33 6060 3030 6262 44 5050 77 9595

Le Tableau 12 constitue un récapitulatif des propriétés mécaniques des systèmes
PA-b-PDMSurée/urée éth.-b-PA
Table 12 provides a summary of the mechanical properties of the systems.
PA-b-PDMS urea/urea eth. -b-PA

<Conclusion><Conclusion>

La synthèse de systèmes PA-b-PDMSurée/urée éth.-b-PA n’a pas montré de différence avec la synthèse des systèmes PA-b-PDMSurée-b-PA. Les temps de réaction restent de l’ordre de la minute à la dizaine de minutes à des conditions de température et de pression compatibles avec des procédés industriels.The synthesis of PA-b-PDMS urea/urea eth. -b-PA systems did not show any difference with the synthesis of PA-b-PDMS urea -b-PA systems. Reaction times remain of the order of one minute to ten minutes at temperature and pressure conditions compatible with industrial processes.

Le remplacement partiel du précurseur PDMSend NH2par un précurseur PDMSend NHpermet l’obtention de matériaux souples et reprocessables présentant une large gamme de propriétés. En effet, l’introduction de ce nouveau précurseur entraîne la création de groupements urée encombrés au sein du matériau final. Ainsi, la diminution des interactions intra et intermoléculaires permet une diminution des modules de conservation E’ et G’ en parallèle d’une augmentation de l’allongement à la rupture.The partial replacement of the PDMS end NH2 precursor by a PDMS end NH precursor allows the production of flexible and reprocessable materials with a wide range of properties. Indeed, the introduction of this new precursor leads to the creation of hindered urea groups within the final material. Thus, the reduction of intra and intermolecular interactions allows a reduction of the storage moduli E' and G' in parallel with an increase in the elongation at break.

Finalement, ces matériaux présentent d’intéressantes propriétés d’adhésion, la présence de groupement urée éthylée entraînant une augmentation de ces propriétés.Finally, these materials exhibit interesting adhesion properties, the presence of ethyl urea group leading to an increase in these properties.

Claims (19)

Procédé de synthèse d’un copolymère tribloc comprenant les étapes suivantes :
(1) réaction entre (A) un polydiméthylsiloxane (PDMS) comprenant au moins deux groupes terminaux amine, soit des groupes amine primaire
(-NH2) et/ou amine secondaire (-NH(alkyle)), et (B) un excès molaire, par rapport à toutes les molécules de type (A), d’une molécule comprenant au moins deux groupes isocyanate (-N=C=O), afin d’obtenir un prépolymère terminé par des groupes isocyanate ;
(2) réaction entre le prépolymère obtenu à l’étape (1) et un polyamide comprenant un groupe terminal amine (-NH2), le nombre de moles de polyamide comprenant un groupe terminal amine (-NH2) étant au moins équivalent au nombre de moles de groupes isocyanate (-N=C=O) dans le prépolymère obtenu à l’étape (1).
Process for the synthesis of a triblock copolymer comprising the following steps:
(1) reaction between (A) a polydimethylsiloxane (PDMS) comprising at least two amine terminal groups, i.e. primary amine groups
(-NH 2 ) and/or secondary amine (-NH(alkyl)), and (B) a molar excess, relative to all molecules of type (A), of a molecule comprising at least two isocyanate groups (-N=C=O), in order to obtain a prepolymer terminated by isocyanate groups;
(2) reaction between the prepolymer obtained in step (1) and a polyamide comprising an amine terminal group (-NH 2 ), the number of moles of polyamide comprising an amine terminal group (-NH 2 ) being at least equivalent to the number of moles of isocyanate groups (-N=C=O) in the prepolymer obtained in step (1).
Procédé de synthèse d’un copolymère tribloc selon la revendication 1, l’étape (2) étant réalisée à une température minimale Tf d’au moins 100°C, de préférence au moins 130°C.Process for the synthesis of a triblock copolymer according to claim 1, step (2) being carried out at a minimum temperature Tf of at least 100°C, preferably at least 130°C. Procédé de synthèse d’un copolymère tribloc selon la revendication 1 ou 2 dans laquelle:
- dans l’étape (1), une réaction est réalisée, de préférence à une température d’au moins 25 °C et d’au plus 50 °C, entre au moins un polydiméthylsiloxane de formule (A)
[Chem. 1]

(A)
et au moins un diisocyanate de formule (B) :
[Chem. 2]

(B)
avec un rapport molaire (B)/(A) > 1, pour obtenir un prépolymère terminé par des groupes isocyanate de formule (C) :
[Chem. 3]
(C)
dans laquelle
- x représente un nombre entier supérieur ou égale à 10 ;
- n représente un nombre entier supérieur ou égale à 1 ;
- R1et R2représentent des groupes hydrocarbonés saturés, linéaires ou ramifiés ; et
- L1représente un groupe hydrocarboné saturé, linéaire ou ramifié, cyclique ou acyclique, ou un groupe hydrocarboné insaturé, linéaire ou ramifié, comportant au moins une double liaison et/ou au moins un cycle aromatique ;
et dans l’étape (2), une réaction est réalisée entre le prépolymère (C) obtenu à l’étape (1) et un polyamide semi-cristallin de température de fusion Tfet comprenant un groupe terminal amine (-NH2), de formule (D) :
[Chem. 4]

(D)
avec un rapport molaire (D) / (C) de plus de 0 et de moins de 4, de préférence (D) / (C) étant environ ou égal à 2, à une température de réaction T > Tf, pour obtenir le copolymère tribloc de formule (E) :
[Chem. 5]
(E)
dans laquelle
- y et z représentent des nombres compris entre 0 et 100 ;
- Tfreprésente une température supérieure ou égale à 100 °C.
Process for the synthesis of a triblock copolymer according to claim 1 or 2 in which:
- in step (1), a reaction is carried out, preferably at a temperature of at least 25°C and at most 50°C, between at least one polydimethylsiloxane of formula (A)
[Chem. 1]

(HAS)
and at least one diisocyanate of formula (B):
[Chem. 2]

(B)
with a molar ratio (B)/(A) > 1, to obtain a prepolymer terminated by isocyanate groups of formula (C):
[Chem. 3]
(C)
in which
- x represents an integer greater than or equal to 10;
- n represents an integer greater than or equal to 1;
- R 1 and R 2 represent saturated, linear or branched hydrocarbon groups; and
- L 1 represents a saturated, linear or branched, cyclic or acyclic hydrocarbon group, or an unsaturated, linear or branched hydrocarbon group, comprising at least one double bond and/or at least one aromatic cycle;
and in step (2), a reaction is carried out between the prepolymer (C) obtained in step (1) and a semi-crystalline polyamide with a melting temperature T f and comprising an amine terminal group (-NH 2 ), of formula (D):
[Chem. 4]

(D)
with a molar ratio (D) / (C) of more than 0 and less than 4, preferably (D) / (C) being approximately or equal to 2, at a reaction temperature T > Tf, to obtain the triblock copolymer of formula (E):
[Chem. 5]
(E)
in which
- y and z represent numbers between 0 and 100;
- T f represents a temperature greater than or equal to 100 °C.
Procédé de synthèse selon l’une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel un polydiméthylsiloxane (PDMS) utilisé dans l’étape (1) comprend au moins deux groupes terminaux amine primaire (-NH2), et de préférence comprend des groupes terminaux –(CH2)3NH2et/ou –(CH2)—(CH)CH3-(CH2)NH2, et/ou R1 peut être choisi parmi les groupes suivants, le symbole * indiquant un point de branchement :
(R1-1) [Chem. 6]
(R1-2) [Chem. 7]
A synthesis process according to any one of claims 1 to 3 wherein a polydimethylsiloxane (PDMS) used in step (1) comprises at least two primary amine end groups (-NH 2 ), and preferably comprises –(CH 2 ) 3 NH 2 and/or –(CH 2 )—(CH)CH 3 -(CH 2 )NH 2 end groups, and/or R1 may be selected from the following groups, the symbol * indicating a branch point:
(R1-1) [Chem. 6]
(R1-2) [Chem. 7]
Procédé de synthèse selon l’une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel un polydiméthylsiloxane (PDMS) utilisé dans l’étape (1) comprend au moins deux groupes terminaux amine secondaire, de préférence des groupes –NH(éthyle) ou –NH(méthyle) et/ou R2 peut être choisi parmi les groupes suivants, le symbole * indiquant un point de branchement :
(R2-1 [Chem. 8])
(R2-2) [Chem. 9]
(R2-3) [Chem. 10]
A synthesis process according to any one of claims 1 to 3 wherein a polydimethylsiloxane (PDMS) used in step (1) comprises at least two secondary amine end groups, preferably –NH(ethyl) or –NH(methyl) groups and/or R2 may be selected from the following groups, the symbol * indicating a branch point:
(R2-1 [Chem. 8])
(R2-2) [Chem. 9]
(R2-3) [Chem. 10]
Procédé de synthèse selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le polydiméthylsiloxane (PDMS) utilisé, comprenant au moins deux groupes terminaux amine, présente une masse moléculaire en nombre (Mn) d’au moins 500 g.mol-1et au plus 150,000 g.mol-1, de préférence d’au moins 800 g.mol-1et d’au plus 50000 g.mol-1, et/ou le nombre d’unités x est d’au moins 10 et d’au plus 900.Synthesis process according to any one of claims 1 to 3, wherein the polydimethylsiloxane (PDMS) used, comprising at least two amine end groups, has a number-average molecular weight (Mn) of at least 500 g.mol -1 and at most 150,000 g.mol -1 , preferably at least 800 g.mol -1 and at most 50,000 g.mol -1 , and/or the number of units x is at least 10 and at most 900. Procédé de synthèse selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la molécule comprenant au moins deux groupes isocyanate (-N=C=O) est choisie parmi des diisocyanates alkyles, des diisocyanates aromatiques ou des diisocyanates alicycliques.Synthesis process according to any one of claims 1 to 6, in which the molecule comprising at least two isocyanate groups (-N=C=O) is chosen from alkyl diisocyanates, aromatic diisocyanates or alicyclic diisocyanates. Procédé de préparation selon l’une quelconque des revendications 3 à 7, selon lequel L1 est une structure hydrocarbure telle qu’au moins 4 et au plus 12 atomes de carbone séparent les deux points de branchement par la voie la plus courte, et de préférence L1 est choisi parmi les groupes suivants, le symbole * indiquant un atome de carbone faisant partie de la structure L1 et étant également un point de branchement :
(L1-1) [Chem. 11]
(L1-2) [Chem. 12]
(L1-3) [Chem. 13]
(L1-4) [Chem. 14]
(L1-5) [Chem. 15]
Preparation process according to any one of claims 3 to 7, according to which L1 is a hydrocarbon structure such that at least 4 and at most 12 carbon atoms separate the two branch points by the shortest route, and preferably L1 is chosen from the following groups, the symbol * indicating a carbon atom forming part of the structure L1 and also being a branch point:
(L1-1) [Chem. 11]
(L1-2) [Chem. 12]
(L1-3) [Chem. 13]
(L1-4) [Chem. 14]
(L1-5) [Chem. 15]
Procédé de synthèse selon la revendication 7, dans lequel la molécule comprenant au moins deux groupes isocyanate
(-N=C=O) est un diisocyanate alkyle dont les groupes isocyanates sont en position terminale, et de préférence le diisocyanate d’hexaméthylène.
Synthesis process according to claim 7, in which the molecule comprises at least two isocyanate groups
(-N=C=O) is an alkyl diisocyanate with the isocyanate groups in the terminal position, and preferably hexamethylene diisocyanate.
Procédé de synthèse selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel, dans l’étape (1), la quantité utilisée de la molécule comprenant au moins deux groupes isocyanate (-N=C=O) correspond à une valeur (n+1) en nombre de moles, n’étant le nombre de moles de polydiméthylsiloxane (PDMS) comprenant au moins deux groupes terminaux amine (-NH2).Synthesis process according to any one of claims 1 to 9, wherein, in step (1), the quantity used of the molecule comprising at least two isocyanate groups (-N=C=O) corresponds to a value (n+1) in number of moles, n being the number of moles of polydimethylsiloxane (PDMS) comprising at least two amine terminal groups (-NH 2 ). Procédé de synthèse selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le polyamide comprenant un groupe terminal amine (-NH2) utilisé dans l’étape (2) est choisi parmi : un polyamide copolymère contenant des unités de 6 et de 11 atomes de carbones, de préférence un copolymère entre l’acide 6-aminohexanoïque et l’acide 11-aminoundécanoïque et/ou entre le caprolactam et l’acide 11-aminoundécanoïque.Synthesis process according to claim 1 or 2, in which the polyamide comprising an amine terminal group (-NH 2 ) used in step (2) is chosen from: a copolymer polyamide containing units of 6 and 11 carbon atoms, preferably a copolymer between 6-aminohexanoic acid and 11-aminoundecanoic acid and/or between caprolactam and 11-aminoundecanoic acid. Copolymère tribloc obtenu selon le procédé d’une quelconque des revendications 1 à 11.Triblock copolymer obtained according to the process of any one of claims 1 to 11. Copolymère tribloc présentant la structure suivante :
[Chem. 16]
dans lequel :
- chaque groupe (LDI1-LDI2) correspond à un groupe alkyle, aromatique ou alicyclique, et de préférence à un groupe tel que défini dans la revendication 8 ;
- chaque groupe R1correspond à H, Me ou Et ;
- le polydiméthylsiloxane (PDMS) est connecté à des groupes –NR1- par réaction d’une liaison –(CH2)3NH2et/ou –(CH2)—(CH)CH3-(CH2)NH2terminale d’un PDMS de départ ;
- PA désigne un polyamide.
Triblock copolymer having the following structure:
[Chem. 16]
in which:
- each group (LDI 1 -LDI 2 ) corresponds to an alkyl, aromatic or alicyclic group, and preferably to a group as defined in claim 8;
- each group R 1 corresponds to H, Me or Et;
- polydimethylsiloxane (PDMS) is connected to –NR 1 - groups by reaction of a terminal –(CH 2 ) 3 NH 2 and/or –(CH 2 )—(CH)CH 3 -(CH 2 )NH 2 bond of a starting PDMS;
- PA denotes a polyamide.
Utilisation d’un copolymère tribloc selon l’une des revendications 12 ou 13 dans des produits adhésifs destinés à être appliqués sur la peau, les plaies, les phanères et/ou les muqueuses.Use of a triblock copolymer according to one of claims 12 or 13 in adhesive products intended to be applied to the skin, wounds, appendages and/or mucous membranes. Pansement comprenant une matrice élastomérique obtenue à partir du copolymère tribloc selon l’une des revendications 12 ou 13.Dressing comprising an elastomeric matrix obtained from the triblock copolymer according to one of claims 12 or 13. Pansement selon la revendication 15, dans lequel la matrice élastomérique possède des trous traversants.A dressing according to claim 15, wherein the elastomeric matrix has through holes. Pansement selon la revendication 15 ou 16, dans lequel la matrice élastomérique contient en outre un ou plusieurs principes actifs pour le traitement d’une plaie, les principes actifs étant choisis dans le groupe constitué par : des antibactériens, des antiseptiques, des anti-douleurs, des anti-inflammatoires, des actifs favorisant la cicatrisation, et les anesthésiques.A dressing according to claim 15 or 16, wherein the elastomeric matrix further contains one or more active ingredients for treating a wound, the active ingredients being selected from the group consisting of: antibacterials, antiseptics, painkillers, anti-inflammatories, active ingredients promoting healing, and anesthetics. Pansement selon l’une quelconque des revendications 15 à 17, dans lequel la matrice élastomérique obtenue à partir du copolymère tribloc est présente sous la forme d’une bordure adhésive permettant la fixation du pansement sur la peau qui entoure une plaie à traiter.A dressing according to any one of claims 15 to 17, wherein the elastomeric matrix obtained from the triblock copolymer is present in the form of an adhesive border allowing the dressing to be fixed to the skin surrounding a wound to be treated. Pansement selon l’une quelconque des revendications15 à 18, dans lequel la matrice élastomérique obtenue à partir du copolymère tribloc est présente sous la forme d’un film ayant une épaisseur d’au moins 20 μm et d’au plus 50 μm.
A dressing according to any one of claims 15 to 18, wherein the elastomeric matrix obtained from the triblock copolymer is present in the form of a film having a thickness of at least 20 μm and at most 50 μm.
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