Thermodurcissable

La transformation d'un matériau thermodurcissable fait intervenir une polymérisation, laquelle est irréversible et conduit à un produit fini solide, le plus souvent rigide.


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La transformation d'un matériau thermodurcissable fait intervenir une polymérisation, laquelle est irréversible et conduit à un produit fini solide, le plus souvent rigide. Ce dernier est infusible par conséquent non transformable, ce qui empêche son recyclage.
Il est fréquemment préparé par réticulation, deux composants, dont l'un est typiquement une «résine», réagissent sous l'effet de la chaleur en présence de réactifs (catalyseur et accélérateur de polymérisation). La structure tridimensionnelle (réseau) constituée, stable, présente une résistance thermomécanique et chimique.

Abus de langage

Le mot thermodurcissable est fréquemment utilisé par abus de langage à la place du mot thermodurci qui sert à désigner un réseau macromoléculaire tridimensionnel. Ce dernier résulte soit de la réticulation de polymères linéaires (monodimensionnels), soit de la polymérisation de monomères dont la valence moyenne est supérieure à 2 (en pratique, un mélange de monomères à 2 et 3 points d'accrochage est utilisé pour flexibiliser la structure).

Mécanisme

Les précurseurs sont fréquemment des résines à l'état semi-liquide (prépolymère). Pour le moulage, la résine est mélangée à des charges renforçantes (telles la fibre de verre) et/ou de remplissage (pour surtout baisser le coût : craie, farine de bois, talc, etc. ).

Exemple de polymérisation d'une résine polyester insaturée :
résine + styrène (+ charges, additifs) + catalyseur, accélérateur (+ chaleur, pression dans un moule) → structure réticulée irréversible (pontage des chaînes : matériau solide rigide moulé).

La polymérisation peut se produire :

La réaction chimique transforme la résine en «plastique» rigide, élastomère, par formation de nœuds (tri et tétravalents) de réticulation et de pontages de chaînes. La matière d'œuvre est le plus souvent liquide, en poudre ou en pastille, conçue pour être moulée et acquérir une forme finale, ou pour servir d'adhésif. L'énergie et les réactifs ajoutés provoquent la liaison des chaînes moléculaires pour former un réseau tridimensionnel.

Propriétés

Un matériau thermodurcissable ne peut être mis en œuvre qu'une seule fois et devient infusible et insoluble après polymérisation. Une fois durci, sa forme ne peut plus être modifiée, un chauffage éventuel ne permettra pas de le fondre : il n'est pas recyclable, mais on peut néanmoins l'incorporer dans d'autres matériaux comme renfort.

Les matériaux thermodurcissables sont le plus souvent plus résistants que les matériaux thermoplastiques. On leur reconnaît une très bonne résistance diélectrique, mécanique, ainsi qu'aux produits chimiques (matériaux non réactifs), ainsi qu'à la chaleur.

Utilisations

La plupart des résines utilisées dans l'industrie des composites sont thermodurcissables.

Exemples

Famille de produits Premier monomère ou prépolymère Second monomère ou prépolymère ou agent réticulant Exemple de nom commercial Principale application
Aminoplastes : résines urée-formaldéhyde ou urée-formol (UF) Formaldéhyde Monomère portant des groupes amino- -NH2 : l'urée Utilisés pour la fabrication de contreplaqués, de panneaux de particules et de panneaux de fibres agglomérées de milieu-densité (MDF)
Aminoplastes : résines mélamine-formaldéhyde ou mélamine-formol (MF) Formaldéhyde Monomère portant des groupes amino- -NH2 : mélamine et quelquefois le thiocarbamide, le cyanamide hydrogène ou le dicyandiamide Formica Matériaux utilisés pour les surfaces des plans de travail
Les phénoplastes ou résines phénol-formaldéhyde : phénol-formol (PF) Formaldéhyde Phénol Bakélite Matériaux utilisés comme isolants électriques
Polyépoxydes ou époxydes et même époxy par abus de langage (EP) Monomères ou prépolymères époxyde Agent de réticulation (appelé quelquefois durcisseur)  : anhydride d'acide, phénol ou le plus fréquemment une amine Araldite Performants mais onéreux, utilisés dans les adhésifs et les plastiques renforcés fibre de carbone. Voir aussi Plastique à renfort fibre de carbone
Polybismaléimides : polyimides thermodurcissables (PIRP) Di et/ou polyanhydride d'acide Di et/ou polyamine
Polyuréthanes (PUR) réticulés Di et/ou polyols Di et /ou polyisocyanates
Polyesters insaturés (UP pour unsaturated polyester) Polyester insaturé Monomères vinyliques (en particulier le styrène) Performances moyennes et bon marché, fréquemment utilisés dans les plastiques renforcés fibre de verre
Vinylester (VE) Prépolymère époxy estérifié avec un acide carboxylique insaturé Monomères vinyliques (en particulier le styrène) Performances intermédiaires entre celles des EP et des UP, utilisés en particulier dans les composites renforcés fibre de verre

En plus des produits cités dans ce tableau, nous pouvons citer :

Pour plus de noms commerciaux de polymères thermodurcissables, voir aussi Matière plastique.

Procédés de mise en forme

Annexes

Liens externes


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La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 13/12/2010.
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