Diverses modifications de la résine époxy

Diverses modifications de la résine époxy

La résine époxy est largement utilisée dans le domaine aérospatial en raison de ses excellentes propriétés telles que sa haute résistance, son faible retrait, sa résistance à la corrosion et son imperméabilisation. Il peut être utilisé pour les composants structurels d’avions, les composants structurels d’engins spatiaux et les équipements avioniques. Il peut également être utilisé pour les revêtements de protection thermique des engins spatiaux et les matériaux de test chimique des engins spatiaux. Afin de répondre aux exigences d'utilisation de divers produits d'application, diverses méthodes de modification de la résine époxy ont vu le jour, telles que la modification des charges, la modification du renforcement des fibres, le renforcement des élastomères, la modification des nanomatériaux, la modification de la résistance thermique, la modification ignifuge et la modification photosensible, etc. Les novices sont souvent désorientés par ces différentes modifications. Ne vous inquiétez pas, explorons ensemble les différentes modifications de la résine époxy aujourd'hui.

Modification de la résine époxy

La résine époxy, en tant que résine thermodurcissable, a été largement utilisée dans des domaines tels que la construction, les machines, l'électronique, l'électricité et l'aérospatiale en raison de son excellente isolation électrique, de sa stabilité chimique, de son adhérence et de sa bonne aptitude au traitement. Cependant, ce matériau contient un grand nombre de groupes époxy. Après durcissement, la densité de réticulation est élevée, ce qui entraîne une contrainte interne accrue, une fragilité et une résistance aux chocs, une résistance aux fissures, une résistance aux intempéries et une résistance à l'humidité et à la chaleur insuffisantes, limitant son application ultérieure dans la technologie de l'ingénierie.

Ces dernières années, avec les exigences croissantes en matière de performances globales des matériaux en résine époxy dans des domaines tels que le collage structurel, l'encapsulation, les matériaux renforcés de fibres, les stratifiés et les circuits intégrés, tels qu'une ténacité plus élevée, une contrainte interne plus faible et une excellente résistance à la chaleur, résistance à l'eau et aux intempéries, la recherche sur la modification de la résine époxy est devenue un sujet brûlant dans l'industrie.

JE. Modification du durcissement de la résine époxy

Afin d’augmenter la ténacité de la résine époxy, la méthode initiale adoptée par les gens consistait à ajouter des plastifiants et des adoucissants. Cependant, ces substances de faible poids moléculaire réduiraient considérablement la résistance thermique, la dureté, le module et les propriétés électriques du matériau. Depuis les années 1960, des recherches sur la modification du durcissement de la résine époxy ont été largement menées au niveau national et international, dans le but d'améliorer la ténacité de la résine époxy sans réduire de manière significative ses propriétés thermiques, son module et ses propriétés électriques.

1.Rubber Durcissement élastomère de la résine époxy

Les élastomères de caoutchouc utilisés pour renforcer la résine époxy sont généralement des polymères liquides réactifs d'un poids moléculaire de 1 000 à 10 000, et ils possèdent des groupes fonctionnels au niveau des groupes terminaux ou latéraux qui peuvent réagir avec les groupes époxy.

Les principaux types d'élastomères de caoutchouc réactifs utilisés pour le durcissement de la résine époxy comprennent : le caoutchouc butadiène acrylonitrile à terminaison carboxyle, le caoutchouc butadiène acrylonitrile à terminaison hydroxyle, le caoutchouc polysulfure, le caoutchouc acrylonitrile carboxyl butadiène acrylonitrile aléatoire liquide, le prépolymère acrylonitrile-isocyanate de butadiène, le polybutadiène à terminaison hydroxyle, le polyéther. élastomère, polyuréthane élastomère, etc.

Au cours des 10 dernières années, avec l’application de la technologie des réseaux polymères interpénétrés, de nouveaux développements ont eu lieu dans le renforcement de la résine époxy avec des élastomères de caoutchouc. Le réseau polymère interpénétré de polyacrylate de butyle et de résine époxy synthétisé par la méthode synchrone a obtenu des résultats satisfaisants dans l'amélioration de la ténacité de la résine époxy.

2. Durcissement de la résine thermoplastique de la résine époxy

Les principales résines thermoplastiques utilisées pour renforcer la modification de la résine époxy sont le polysulfone, le polyéthersulfone, le polyéthercétone, le polyétherimide, le polyphénylène éther, le polycarbonate, etc. Ces polymères sont généralement des plastiques techniques avec une bonne résistance à la chaleur et de bonnes propriétés mécaniques, et ils sont soit mélangés à la résine époxy par fusion thermique ou en solution.

3. Renforcement polymère hyperbranché de la résine époxy

Les polymères hyperramifiés sont un nouveau type de matériau polymère apparu seulement au cours des 10 à 15 dernières années. Il s'agit d'une série de composés dont le poids moléculaire augmente continuellement et les structures similaires, obtenus par des réactions répétitives contrôlées par étapes avec des substances de faible poids moléculaire comme points de croissance. Les polymères hyperramifiés ont des structures uniques et une bonne compatibilité, une faible viscosité et d'autres caractéristiques, ils peuvent donc être utilisés comme modificateurs pour la résine époxy. L'application de polymères hyperramifiés dans la modification de trempe de la résine époxy présente également les avantages suivants :

• La structure tridimensionnelle sphérique des polymères hyperramifiés peut réduire le taux de retrait des produits de durcissement époxy.

• Les groupes terminaux actifs des polymères hyperramifiés peuvent participer directement à la réaction de durcissement pour former une structure de réseau tridimensionnelle, et les nombreux groupes fonctionnels terminaux peuvent accélérer la vitesse de durcissement.

• La taille et la structure sphérique des polymères hyperramifiés éliminent l’effet nocif de filtration des particules observé dans d’autres systèmes de trempe traditionnels, jouant ainsi un rôle de trempe interne.

4. Renforcement polymère structuré noyau-coque de résine époxy

Les polymères structurés noyau-coquille font référence à une classe de particules composites polymères obtenues par polymérisation en émulsion de deux ou plusieurs monomères. L'intérieur et l'extérieur des particules sont enrichis de différents composants, présentant une structure spéciale à double couche ou multicouche. Le noyau et la coque ont des fonctions différentes. En contrôlant la taille des particules et en modifiant la composition du polymère pour modifier la résine époxy, les contraintes internes peuvent être réduites, la force d'adhésion et la résistance aux chocs peuvent être améliorées et un effet de durcissement significatif peut être obtenu.

II. Modification de la résistance à l'humidité et à la chaleur

Pour améliorer la résistance à l'humidité et à la chaleur de la résine époxy, il est nécessaire de réduire le nombre de groupes polaires dans la structure moléculaire de la matrice de résine, diminuant ainsi l'interaction entre la matrice de résine et l'eau, ce qui réduit le taux d'absorption d'eau de la résine. matrice. De plus, l'optimisation du processus de moulage des matériaux composites afin de minimiser la formation de microvides, de microfissures et de volume libre pendant le processus de moulage peut également améliorer sa résistance à l'humidité et à la chaleur. L'augmentation du degré de réticulation et l'introduction de groupes résistants à la chaleur, tels que les groupes imino, isocyanate et oxazolidinone, ainsi que la formation de réseaux polymères interpénétrés, sont les moyens les plus importants pour améliorer la résistance à la chaleur. L'utilisation d'une résine aniline diphényléther contenant des groupes amino terminaux comme agent de durcissement pour modifier la résine époxy donne des matériaux composites avec des températures de décomposition initiales élevées dans l'air et une bonne résistance à l'humidité et à la chaleur.

III. Modification du retardateur de flamme

La résine époxy a un faible pouvoir ignifuge. Pour améliorer son caractère ignifuge, des halogènes, de l'azote, du phosphore, du bore et du silicium, qui sont des éléments ignifuges, sont généralement introduits dans la résine époxy. Ces éléments peuvent être introduits en utilisant des agents de durcissement ignifuges, tels que ceux contenant des halogènes, du phosphore, du bore et du silicium, pour durcir la résine époxy, ou en modifiant structurellement la résine époxy pour incorporer des éléments ignifuges dans sa structure moléculaire. La résine époxy phénolique bromée peut servir de retardateur de flamme réactif pour les résines époxy utilisées dans les matériaux d'encapsulation.

Par exemple, la pâte de résine époxy au phosphore rouge RP-EP de YINSU Flame Retardant Company est un produit ignifuge haute performance. Ce produit présente une efficacité ignifuge élevée, une faible quantité ajoutée et un faible coût. Sa forme pâteuse facilite le traitement et le fonctionnement, élimine la pollution par la poussière et garantit une utilisation sûre. Avec une granulométrie fine (D50 atteignant 2500 mesh), il a un impact minimal sur la douceur de surface du produit fini. De plus, il est sans halogène et respectueux de l’environnement, conforme aux réglementations RoHS et REACH.

IV. Modification de la fluoration

La modification par fluoration de la résine époxy vise à optimiser ses propriétés en ajoutant des atomes de fluor ou des groupes fluorés, notamment en améliorant la résistance à la chaleur, la résistance à la corrosion, l'hydrophobie, la résistance à l'humidité, les propriétés diélectriques, la résistance à la pollution, l'ignifugation et les propriétés mécaniques. Ces matériaux modifiés, en raison de leur excellente résistance à la chaleur, à la corrosion et à leurs faibles caractéristiques de frottement, sont largement utilisés dans des domaines spéciaux tels que les panneaux solaires aérospatiaux, les revêtements pour navires et les adhésifs pour fibres optiques.

Étant donné que les atomes de fluor ont une électronégativité élevée et forment des liaisons fortes avec les atomes de carbone, et qu'il existe une répulsion significative entre les atomes de fluor, rendant difficile la rotation interne des liaisons moléculaires, les résines époxy fluorées présentent une excellente résistance à la corrosion, une excellente isolation électrique, une hydrophobicité et un excellent pouvoir anti-corrosion. -Propriétés antipollution et bonne mouillabilité aux adhérents. Le 9,10-Dihydro-9-oxa-10-phosphaphénanthrène-10-oxyde (DOPO), en tant que nouveau monomère modificateur ignifuge, est entré en application pratique. La réaction du DOPO avec la résine époxy au bisphénol A produit une résine époxy contenant du phosphore, privilégiée pour ses excellentes performances ignifuges et son respect de l'environnement.

La synthèse des résines époxy fluorées comprend principalement quatre méthodes :

• Méthode de polymérisation des monomères : Cela implique la polymérisation de monomères fluorés pour préparer des résines époxy fluorées. Par exemple, Rao Jianbo et d'autres ont synthétisé un nouveau type de résine époxy fluorée adaptée aux revêtements, qui a montré une bonne résistance à la corrosion et a déterminé les conditions de réaction optimales.

• Méthode d'introduction du fluorure : Également connue sous le nom de méthode de greffage, elle utilise des modificateurs fluorés pour greffer avec des résines époxy. Certains chercheurs ont synthétisé un nouveau type d'agent de durcissement époxy fluoré qui, après réaction avec la résine époxy, a produit des adhésifs présentant une force de liaison élevée à température ambiante et une faible absorption d'eau.

• Méthode de mélange physique : Il s’agit de mélanger directement des polymères fluorés ou des additifs dans des résines époxy. Certains chercheurs ont amélioré les propriétés interfaciales et mécaniques des résines époxy en mélangeant une résine époxy fluorée avec du tétraglycidyl-4,4'-diaminodiphénylméthane.

• Méthode de fluoration directe : Cela implique d’introduire directement des atomes de fluor ou des groupes fluorés sur la chaîne moléculaire de la résine époxy par des moyens chimiques. Certains chercheurs ont réussi à modifier par fluoration des résines époxy en utilisant la technologie du plasma à basse température, améliorant ainsi leurs propriétés de surface.

Après modification par fluoration, la tension superficielle des résines époxy est réduite, améliorant ainsi l'hydrophobicité et la résistance à la pollution. La structure moléculaire devient plus compacte, améliorant ainsi la résistance à la corrosion et à la chaleur. L'indice de réfraction est réglable, ce qui le rend adapté aux adhésifs optiques. les propriétés diélectriques sont améliorées, ce qui le rend adapté aux matériaux d'isolation électronique et électrique. Bien que les résines époxy fluorées soient plus chères, leurs méthodes de synthèse évoluent vers le respect de l'environnement et la rentabilité, et elles sont principalement utilisées dans des domaines exigeant des performances élevées.

V. Modification du phosphore

La modification du phosphore, en tant que tendance dominante en matière d'ignifugation époxy, confère aux systèmes de résine époxy d'excellentes propriétés ignifuges grâce à ses caractéristiques ignifuges et augmentant le charbon en phase gazeuse et en phase condensée. Par rapport aux composés halogénés, les résines époxy modifiées au phosphore libèrent beaucoup moins de fumée et de gaz nocifs lors de la combustion. Les éléments phosphorés peuvent être efficacement incorporés dans les résines époxy grâce à des systèmes époxy contenant du phosphore.

Certains chercheurs ont développé des résines époxy cycloaliphatiques difonctionnelles et trifonctionnelles contenant du phosphore. Ces résines présentent des températures de transition vitreuse élevées, une excellente aptitude au retraitement, un module mécanique élevé et des propriétés ignifuges sans halogène, ce qui les rend adaptées aux domaines de l'emballage optoélectronique et microélectronique respectueux de l'environnement. L'augmentation de la température de transition vitreuse élevée garantit les propriétés mécaniques et la stabilité du matériau dans des environnements à haute température.

Un chercheur a synthétisé le 10-(2,5-dihydroxyphényl)-9, 10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphénanthrène-10-oxyde (DHPDOPO), un composé organique du phosphore, qui présente de bonnes propriétés ignifuges. Lorsque les résines époxy contenant du phosphore sont utilisées conjointement avec des agents de durcissement contenant de l'azote tels que le Novolac, la mélamine phénolique et le dicyandiamide, leurs propriétés ignifuges sont encore améliorées.

Une résine époxy silicone contenant du phosphore a été développée par des chercheurs. Cette résine conserve une excellente stabilité thermique, des propriétés mécaniques élevées et un caractère ignifuge à des températures supérieures à 400°C. La résine est préparée en utilisant du phosphate de triammonium, du polysiloxane fonctionnalisé par époxy et de la résine époxy bisphénol-F comme matières premières, avec du DDM comme agent de durcissement.

L'introduction de composés du phosphore et leur action synergique avec d'autres éléments améliorent considérablement la stabilité thermique, les propriétés mécaniques et les propriétés ignifuges des résines époxy, ouvrant de larges perspectives pour leur application dans le domaine des ignifugeants performants et respectueux de l'environnement. matériels.

VI. Modification du silicium

Le silicium, en tant que retardateur de flamme respectueux de l'environnement, peut améliorer efficacement les performances ignifuges des résines époxy.

Il existe deux méthodes principales pour préparer de telles résines :

• Réactions d'estérification et d'éthérification : Par les réactions d'estérification et d'éthérification des alcoxysilanes avec les éthers glycidyliques ou les réactions de condensation des siloxanes avec l'épichlorhydrine.

• Hydrosilylation des silanes : Du point de vue du mécanisme réactionnel, ces deux méthodes peuvent être classées comme mélange physique et modification de copolymère greffé. Les résines préparées à l'aide de ces techniques combinent les caractéristiques des résines silicone et époxy.

Certains chercheurs ont utilisé des époxydes ou des prépolymères contenant du silicium en conjonction avec des agents de durcissement 4,4'-diaminodiphénylméthane pour préparer des résines époxy avec différentes teneurs en silicium. Par rapport aux résines époxy traditionnelles, les composés à base de silicium présentent une réactivité plus élevée avec les agents de durcissement amine. À mesure que la teneur en silicium augmente, la température de transition vitreuse du matériau diminue modérément et la température de décomposition thermique initiale est réduite, mais la proportion de résidus de charbon lors de la pyrolyse augmente. L'ajout de silicium améliore considérablement le caractère ignifuge des résines époxy, comme en témoigne leur indice limite d'oxygène plus élevé (valeur LOI).

Certains chercheurs ont synthétisé la résine silicone-époxy (SiE) par hydrolyse et condensation du 2-(3,4-époxy cyclohexylméthyl)éthyltriméthoxysilane (EMDS) et sa copolycondensation avec le diméthyldiméthoxysilane. Comparée aux matériaux d'encapsulation LED commerciaux (résine époxy CEL-2021P), la résine SiE durcie présente une stabilité thermique et une résistance à la chaleur et aux UV supérieures. La valeur époxy a un impact significatif sur les propriétés thermomécaniques, le vieillissement thermique et les performances de vieillissement UV de la résine SiE durcie. À mesure que la valeur époxy diminue, la flexibilité de la résine époxy augmente, tandis que la résine avec une valeur époxy appropriée présente la plus haute résistance à la chaleur et aux UV.

VII. Modification chimique

En modifiant la structure des résines époxy et en introduisant certains groupes chimiques dans les molécules de résine époxy, les performances des résines époxy peuvent être améliorées et leur gamme d'applications peut être élargie. Par exemple, en faisant réagir de l'acide acrylique ou méthacrylique avec certains groupes époxy dans des résines époxy, des doubles liaisons carbone-carbone sont introduites tout en conservant certains groupes époxy dans la molécule. Cette modification confère à la résine époxy à la fois des caractéristiques photosensibles et certaines des excellentes propriétés des résines époxy. Alternativement, en introduisant des groupes hydrophiles dans la molécule, les résines époxy peuvent être modifiées en résines époxy à base d'eau, conférant aux résines époxy modifiées une dispersibilité dans l'eau.

En conclusion, la résine époxy, une résine thermodurcissable typique, est largement utilisée dans des domaines tels que l'aérospatiale, la construction automobile, l'électronique et la construction en raison de sa stabilité thermique élevée, de sa bonne résistance à la chaleur et de ses propriétés mécaniques exceptionnelles. Sa principale caractéristique est qu’il ne produit pas de radicaux libres lors du durcissement. Ces modifications visent à améliorer les performances de la résine époxy et à élargir sa gamme d'applications.

Afin de répondre aux besoins ignifuges de la résine époxy dans le domaine des hautes performances, Yinsu Flame Retardant Company a continuellement innové, développé et lancé un certain nombre de retardateurs de flamme professionnels pour résine époxy, notamment l'époxy bromé, la pâte de phosphore rouge de résine époxy et le brome. ignifuge à l'antimoine. Ces produits peuvent conserver efficacement leurs propriétés mécaniques et leur stabilité tout en améliorant les propriétés ignifuges du matériau. Ils sont largement utilisés dans l’électronique, l’aérospatiale et d’autres industries haut de gamme, devenant ainsi un choix idéal dans l’industrie. Nous nous engageons à fournir à nos clients des solutions plus sûres et plus respectueuses de l'environnement et à promouvoir le progrès technologique et le développement d'applications de matériaux en résine époxy.