II.5.3. Réactions
Les résines sont préparées par action de
l'Epichlorhydrine avec un composé hydroxylé (bisphénol A,
F ou mélange des deux), additionné d'un durcisseur. Le durcisseur
est un produit capable de réagir, soit avec l'Epichlorhydrine, soit avec
le Bisphénol [LEVC 95J.
Dans le premier cas, les durcisseurs utilisés sont des
polyamines (4,4' DiaminoDiphénylMéthane), des acides (acide
HexaHydroPhtalique), des anhydrides, des novolaques (résines
phénoliques thermoplastiques), des polyamides ou des Polyaminoamides.
Dans le second cas, le durcisseur est soit un acide organique,
soit un Polyisocyanate.
Chapitre II Réactions chimiques et mode
opératoire
Si les réactifs existent séparément, ils
seront mélangés avant emploi alors qu'ils durcissent à
température ambiante. Il existe des mélanges déjà
effectués avant emploi tels que les résines époxydiques
associées à des résines aminées, phénoliques
ou acryliques thermodurcissables qui durcissent par cuisson au four.
II.6. Constitution d'une résine
époxy
Résine 100PP (Part Pondéral) Durcisseur 10 à
50 PP
O
Bisphénol A l'Epichlorhydrine
O
Souplesse
O
H2C-CH-CH2-
CH2-CH-CH2 -CH-CH2
[ ]
OH
n
Résistance à l'hydrolyse
Résistance à la corrosion et
propriétés thermiques
Rigidité Propriétés adhésives
Site de réticulation
Les groupes époxydiques à chaque
extrémité de la chaîne et les groupes hydroxyles OH au
milieu de la molécule sont responsables de la très grande
réactivité des résines époxydes avec les
durcisseurs du type anhydride.
II.6.1. Mécanisme réactionnel
H + Na+OH- Na+
H Na+ + 2H2O
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Sel de sodium de Bisphénol A Eau
Chapitre II Réactions chimiques et mode
opératoire
Nous obtenons :
Nous obtenons :
+
O O O
H2C-CH-CH2-
CH2-CH-CH2+Na+
CH2-CH-CH2
O
H2C-CH-CH2
-CH2-CH-CH2- CH2-CH-CH2
O-Na+
O
Le sel de sodium attaque l'époxyde, donnant un
dimère. Ce dimère est un sel de Sodium.
Une molécule d'eau arrive et l'oxygène
négatif capte un proton. Ainsi on obtient le groupement alcool, et on
récupère NaOH.
O
H H
O O- O
H2C-CH-CH3 -CH2-CH-CH-
CH2-CH-CH2
O
O
Page 38
H2C-CH-CH3 -CH2-CH-CH-
CH2-CH-CH2 + Na++
OH
OH-.
II.6.2. Réaction avec le durcisseur
Les électrons de la diamine attaquent l'atome de
Carbone le plus proche de l'Oxygène de l'époxyde, donnant une
charge négative à l'Oxygène et positive à
l'Azote.
Chapitre II Réactions chimiques et mode
opératoire
Une paire d'électrons de l'oxygène arrache un
hydrogène fixé sur l'azote du groupement ammonium, et on obtient
un alcool et une amine.
H H
Un autre groupe terminal époxyde s'ajoute sur le
même groupe amine.
Page 39
Chapitre II Réactions chimiques et mode
opératoire
Page 40
Ensuite deux groupes époxydes s'ajoutent à
l'amine à l'autre bout de la diamine reliant finalement tous les
oligomères dièpoxy en un grand réseau
moléculaire.
Les caractéristiques principales des résines
époxydes sont les suivantes [COLO 00] :
· Une faible absorption d'eau et un faible retrait qui
assurent une exceptionnelle stabilité dimensionnelle.
· Les performances mécaniques qui restent
très bonnes jusqu'à 100°C.
· Des bonnes propriétés diélectriques
: le facteur de perte tanä = 2,5.10-2 ; la constante
diélectrique s'=4,2 ; la résistivité Q=5.1015
Ù.cm ; la rigidité diélectrique Uc18-20 kV/mm.
· Une forte adhésion sur un grand nombre de
matériaux (groupes hydroxyles).
· Une très bonne résistance thermique
apportée par les noyaux aromatiques.
· Une résistance exceptionnelle aux divers agents
chimiques dépendant de l'agent durcisseur choisi.
Ces résines époxydes sont essentiellement
utilisées pour la réticulation des composites HP et
présentent les avantages suivants :
· Tenue mécanique, thermique (130 à
180°C) et à la fatigue.
· Faible retrait (1%).
· Stabilité dimensionnelle.
· Autoextinguibilité.
· Bon comportement chimique.
· Excellente adhérence sur fibres et
métaux.
· Mise en oeuvre sans solvant. Mais également les
inconvénients :
·
Chapitre II Réactions chimiques et mode
opératoire
Prix élevé.
· Temps de polymérisation plus élevé
que pour polyester.
· Sensibilité à l'humidité.
· Vieillissement sous température.
· Sensibilité au choc.
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