Qu'est-ce qu'un matériau en résine époxy ?

Qu'est-ce qu'un matériau en résine époxy ?

La résine époxy, également connue sous le nom de résine EP, résine artificielle ou résine colle, est un composé polymère contenant au moins deux groupes époxy dans la molécule qui, lorsqu'il réagit avec un agent de durcissement, forme une structure maillée tridimensionnelle thermodurcissable. Les résines époxy sont des plastiques thermodurcissables dotés d'excellentes propriétés physiques et mécaniques et sont utilisées dans un large éventail d'applications telles que les adhésifs, les revêtements, les emballages électroniques, les cartes de circuits imprimés, les matériaux de construction, l'industrie aérospatiale et militaire. Le nom IUPAC du groupe époxy est oxyde d'éthylène (oxirane), et le prépolymère et le produit de réticulation peuvent également être collectivement appelés résine époxy.

Les résines époxy peuvent réagir avec elles-mêmes (réticulation) par homopolymérisation catalytique ou avec divers co-réactifs, notamment des amines polyfonctionnelles, des acides (anhydrides), des phénols, des alcools et des mercaptans. Ces co-réactifs sont souvent appelés durcisseurs ou agents de durcissement, et la réaction de réticulation est souvent appelée durcissement.

Origine des résines époxy

En 1934, le chimiste allemand Paul Schlack a breveté pour la première fois la réaction de condensation des époxydes avec des amines. Puis en 1943, le Dr Pierre Castan annonce la découverte de résines époxy à base de bisphénol A. Ces recherches sont finalement autorisées par la société suisse Ciba, qui devient l'un des principaux producteurs mondiaux de résines époxy, et en 1946, Sylvain Greenlee fait breveter une invention d'une résine obtenue à partir de la réticulation du bisphénol A et de l'épichlorhydrine au cours de son séjour chez les sociétés DeVoe et Reynolds.

Le développement des résines époxy en Chine a commencé en 1956 et a connu son premier succès à Shenyang et Shanghai. À la fin des années 70, la Chine avait formé un système industriel complet allant des monomères, des résines et des matériaux auxiliaires, de la recherche scientifique à la production jusqu'à l'application.

Résine époxy bisphénol A

Environ 75 % des résines époxy utilisées dans le monde sont basées sur la réaction du bisphénol A avec l’épichlorhydrine (ECH) pour produire de l’éther diglycidylique du bisphénol A (BADGE ou DGEBA).

Ce processus de production est un processus en deux étapes dans lequel l'épichlorhydrine est d'abord ajoutée au bisphénol A pour former du bisphénol A (3-chloro-2-hydroxypropyl) éther, qui subit ensuite une réaction de condensation avec une quantité égale d'hydroxyde de sodium pour former un double époxy. Les atomes de chlore sont libérés sous forme de chlorure de sodium et les atomes d’hydrogène sous forme d’eau. Lorsque l'époxyde formé réagit davantage avec le bisphénol A, des éthers diglycidyliques de poids moléculaire plus élevé (n ≥ 1) se forment :

En contrôlant le nombre d'unités moléculaires, différentes formes de résines époxy peuvent être obtenues. Moins d’unités moléculaires (n = 1 ~ 2) donnent des résines époxy liquides visqueuses et transparentes. Un plus grand nombre d'unités moléculaires (n = 2 à 30) donne des résines époxy solides incolores. Bien que les résines époxy à base de bisphénol A soient les produits les plus courants sur le marché, d'autres bisphénols, comme le bisphénol F (BPF), peuvent réagir de la même manière avec l'épichlorhydrine.

L'éther diglycidylique du bisphénol A réagit en outre avec le bisphénol A pour produire un éther diglycidylique de poids moléculaire plus élevé (n≥1) appelé prépolymérisation. Le produit constitué d’unités répétitives (n = 1 ~ 2) est un liquide clair visqueux appelé résine époxy liquide. Le produit constitué d’unités répétitives (n=2~30) est alors un solide incolore appelé résine époxy solide.

Des bisphénols autres que le bisphénol A (en particulier le bisphénol F) ou des bisphénols bromés (par exemple le tétrabromobisphénol A) peuvent également être utilisés pour l'époxydation et la prépolymérisation décrites ci-dessus. Par rapport aux résines de bisphénol A, les résines telles que le bisphénol F et le bisphénol H ont généralement une viscosité plus faible et une teneur moyenne en époxy par gramme plus élevée, ce qui se traduit par une meilleure résistance chimique après durcissement.

Étant donné que les résines époxy existent sous forme de polymères, de semi-polymères ou d’oligomères, on les trouve rarement sous forme de substances pures. Des qualités de résines époxy de plus grande pureté peuvent être obtenues dans des applications spécifiques, par exemple en utilisant des procédés de purification par distillation. Cependant, les résines époxy liquides de haute pureté ont tendance à former des solides cristallins en raison de leur structure très régulière et doivent donc être fondues pour être traitées.

L'un des indicateurs les plus importants d'une résine époxy est la valeur époxy, qui représente la teneur en groupes époxy. La valeur époxy est exprimée en « poids équivalent époxy », c'est-à-dire le rapport entre le poids moléculaire et le nombre de groupes époxy. Ce paramètre est utilisé pour calculer la quantité d'agent de durcissement requise pendant le processus de durcissement. Les résines époxy sont généralement durcies avec des agents de durcissement stœchiométriques ou quasi stœchiométriques afin d'obtenir les meilleures propriétés physiques.

Applications de résine époxy

La résine époxy, dont l'excellente isolation électrique, les propriétés physiques et mécaniques et une variété de propriétés de liaison de matériaux, ainsi que la flexibilité de son utilisation de la technologie, ne sont pas disponibles dans d'autres plastiques thermodurcissables. Par conséquent, il est largement utilisé dans : les revêtements et les adhésifs ; moulage en moule de divers appareils électroniques, circuits intégrés, matériaux d'emballage et cartes de circuits imprimés ; la fabrication de pièces industrielles; matériaux d'imperméabilisation; Le renfort de renforcement structurel du bâtiment peut être utilisé avec des fibres de carbone pour devenir une résistance à la traction très élevée du matériau de renforcement.

• Matériau de construction

Les résines époxy ont fait l'objet de recherches et d'applications dans le domaine de la construction depuis des décennies et possèdent d'excellentes propriétés adhésives pour divers matériaux de construction, avec une résistance élevée, une résistance à la fatigue, une résistance au vieillissement, une résistance à la corrosion, etc. Les résines époxy peuvent être utilisées comme additifs pour améliorer le propriétés mécaniques du mortier et du béton. La résine époxy peut être utilisée comme additif pour améliorer les propriétés mécaniques du mortier et du béton ; La résine époxy modifiée peut être utilisée pour le renforcement de la structure en béton, comme le renforcement en pâte de tissu en fibre de carbone, le renforcement en pâte d'acier, le renforcement de plantation, la réparation de fissures et de défauts dans le béton, etc., et c'est également le premier choix d'adhésif structurel. Matériau reconnu dans l'industrie.

• Adhésif

Les adhésifs époxy constituent une part importante de la catégorie des « adhésifs structurels » ou « adhésifs techniques », qui comprend également les polyuréthanes, les acryliques, les cyanoacrylates et autres. Ces adhésifs haute performance sont utilisés dans la fabrication d'avions, d'automobiles, de vélos, de bateaux, de clubs de golf, de skis et dans d'autres applications nécessitant des liaisons à haute résistance. Les adhésifs époxy peuvent coller pratiquement n'importe quel matériau, offrant une excellente adhérence au bois, au métal, au verre, à la pierre et aux plastiques, et peuvent être rendus flexibles ou rigides, transparents ou opaques, colorés, à prise rapide ou à prise lente, selon les besoins. Les adhésifs époxy sont nettement meilleurs que les autres types d’adhésifs en termes de résistance thermique et chimique.

• Équipement électrique et électronique

Les mastics plastiques époxy et les adhésifs électroniques de qualité puce jouent un rôle clé dans l'industrie électronique et sont des matériaux essentiels pour garantir la réalisation stable des fonctions des puces, affectant considérablement la qualité des dispositifs à semi-conducteurs. Il est souvent utilisé dans les moteurs électriques, les générateurs, les transformateurs, les appareillages de commutation, les cartes de circuits imprimés et les boîtiers semi-conducteurs. Les résines époxy sont d'excellents isolants électriques, protégeant les composants électriques des courts-circuits, de la poussière et de l'humidité. Dans l'industrie électronique, les résines époxy sont utilisées dans le surmoulage de circuits intégrés, de transistors et de circuits intégrés hybrides ainsi que dans la fabrication de circuits imprimés. Le plus grand type de circuit imprimé, FR-4, est constitué d'un tissu de fibre de verre préparé avec une résine époxy ignifuge. Étant donné que le dispositif semi-conducteur encapsulé doit être capable de résister à un brasage par refusion sans plomb à 260 °C même après un traitement à haute température et à forte humidité, et que le matériau encapsulé doit être exempt de délaminage, de fissuration et de panne électrique due à une contrainte excessive pendant le processus, un large éventail de propriétés physicochimiques (longueur d'écoulement, coefficient de dilatation thermique, température de transition vitreuse, viscosité, absorption d'eau et constante diélectrique) doivent être respectées pour atteindre les performances du processus ainsi que les performances de l'application. exigences.

• Production d'énergie éolienne

L'adhésif d'épissage époxy peut être utilisé pour l'épissage d'installation de sections en béton préfabriqué de tour d'éolienne, avec un matériau en résine époxy, d'excellentes performances de liaison du béton, peut produire un coût inférieur et une meilleure durabilité de l'éolienne ; La combinaison de résine époxy et de fibre de verre ou de tissu en fibre de carbone peut produire des matériaux composites à très haute résistance et légers, ces matériaux sont très adaptés à la fabrication de pales de rotor d'éolienne plus longues et plus efficaces ; Les résines époxy peuvent également être utilisées comme revêtements protecteurs pour les tours en acier, les supports de socle et les fondations en béton, prolongeant ainsi la durée de vie des équipements et réduisant les coûts de maintenance. Les générateurs sont reliés aux pales du rotor par un système d'entraînement qui convertit l'énergie éolienne mécanique en électricité utilisable, un processus qui nécessite l'isolation électrique et la résistance élevée à la chaleur des résines époxy. De plus, les résines époxy sont utilisées dans les transformateurs, les traversées et les câbles composites reliant les éoliennes au réseau. Actuellement, les composants d’énergie éolienne en Europe représentent le plus grand segment d’applications de résine époxy, avec une part d’environ 27 % du marché.

• Aérospatial

Dans l'industrie aérospatiale, les résines époxy sont d'excellents matériaux de durcissement par réaction qui, lorsqu'ils sont combinés avec des matériaux renforcés de fibres hautes performances, deviennent des matériaux de matrice structurelle irremplaçables. Les matériaux de renforcement fibreux typiques comprennent les fibres de verre, les fibres de carbone, les fibres de Kevlar et les fibres de bore. Les résines époxy sont également utilisées comme adhésifs structurels pour l’aérospatiale et sont supérieures à la plupart des autres types de résines en termes de propriétés mécaniques et de résistance aux attaques environnementales.

Les chercheurs ont découvert qu'un revêtement composite composé de graphène et de résine époxy sur les pales du rotor des ailes d'avion peut dégivrer efficacement, et des expériences ont montré que le revêtement peut encore faire fondre la glace d'un centimètre d'épaisseur sur les pales du rotor des ailes sous le conditions environnementales de -20°C. La méthode appartient au système d'antigivrage actif, plus respectueux de l'environnement que la méthode d'antigivrage chimique. Cette méthode appartient à la méthode d'antigivrage actif dans le système de dégivrage, qui est plus respectueuse de l'environnement que la méthode d'antigivrage chimique.

• Palpeurs industriels et composites

La résine époxy a des applications importantes dans la production industrielle et est couramment utilisée dans la fabrication d'aides à la production telles que des moules, des maîtres modèles, des stratifiés, des pièces moulées et des accessoires. Par rapport aux matériaux traditionnels tels que le métal et le bois, les moules en résine époxy améliorent non seulement la productivité, mais réduisent également les coûts et raccourcissent les cycles de production. Il est également largement utilisé dans la production de fibres renforcées et de pièces composites. Bien que les résines époxy soient plus chères que les résines polyester et vinylester, les pièces composites qu’elles produisent ont généralement une résistance et une résistance à la chaleur plus élevées.

• Applications de revêtement

Les revêtements époxy à deux composants peuvent être utilisés sur des substrats métalliques dans l'industrie lourde, et ces revêtements offrent une dureté et une durabilité plus élevées que les revêtements en poudre traditionnels durcis à chaud. Les revêtements en poudre époxy liés par fusion sont largement utilisés pour la protection contre la corrosion des tuyaux et raccords en acier ainsi que des barres d'armature pour béton dans les industries du pétrole, du gaz et de l'eau potable. Les revêtements époxy sont plus résistants à la chaleur que les peintures au latex et alkydes et sont largement utilisés dans les applications industrielles et automobiles. Il peut également être utilisé comme apprêt pour améliorer l'adhérence des revêtements automobiles et marins, et est particulièrement adapté à la protection contre la rouille et la corrosion sur les surfaces métalliques où une protection élevée contre la corrosion est requise. Les boîtes et conteneurs métalliques sont souvent recouverts de résine époxy, notamment pour empêcher la corrosion du métal causée par des aliments acides tels que les tomates. De plus, les résines époxy sont utilisées pour les revêtements de sol décoratifs, tels que les sols en terrazzo, en pierre concassée et en granulats colorés, offrant un effet décoratif qui allie esthétique et durabilité.

• Fabrication de navires

Il existe deux utilisations principales des résines époxy dans le secteur maritime. La première est que les résines époxy sont utilisées dans la fabrication de composants qui nécessitent des rapports de résistance ou de poids élevés, car elles ont de meilleures propriétés mécaniques que les résines polyester plus courantes. La seconde est que la haute résistance de l’époxy, sa bonne capacité à combler les espaces et son excellente adhérence à une variété de matériaux, y compris le bois, en font l’un des matériaux les plus importants utilisés dans la construction de navires.

Les résines époxy sont également couramment utilisées dans la réparation navale, où elles sont utilisées pour réparer et assembler les navires, suivies d'une couche de peinture avec protection UV pour une protection supplémentaire.

• Pétrole et pétrochimie

Les résines époxy jouent également un rôle important dans le secteur pétrolier. Il est utilisé pour traiter les couches sélectives qui génèrent un excès de saumure dans les réservoirs bouchés, réduisant ainsi les éruptions de puits et augmentant la production de pétrole brut, une technique connue sous le nom de « traitement de colmatage ».

• Royaume de l'art

Les résines époxy mélangées à des pigments peuvent être utilisées comme support de peinture pour former une image complète en les superposant les unes sur les autres. Les résines époxy sont également utilisées pour décorer des œuvres d’art et des meubles. Avec une finition brillante et homogène qui peut être moulée dans une variété de formes, l'époxy est le matériau de choix pour créer des pièces minimalistes dans un design de mobilier moderne.

À l’avenir, nous continuerons à nous consacrer à la recherche innovante en matière de renforcement et d’entretien des structures des bâtiments et à améliorer constamment la qualité de nos matériaux. Chaque projet s'inscrit dans la continuité de notre engagement et de la pratique des normes de l'industrie. Nous sommes convaincus que grâce à un travail acharné et à l’innovation, le renforcement structurel ouvrira la voie à un avenir plus fiable et plus durable. Merci d'avoir lu, partagé et prêté attention !

Les résines époxy jouent un rôle essentiel dans l'industrie électronique en raison de leurs excellentes propriétés physiques et mécaniques, de leur isolation électrique et de leur adhésion à divers matériaux. En particulier dans le domaine de l'emballage électronique, l'utilisation de résine époxy garantit non seulement la réalisation stable du fonctionnement de la puce, mais affecte également grandement la qualité des dispositifs semi-conducteurs. Dans un tel contexte, la pâte de phosphore rouge RP-EP de résine époxy enduite de phosphore rouge développée par YINSU Flame Retardant Company est particulièrement adapté aux matériaux d'étanchéité électroniques en plastique époxy avec ses caractéristiques telles qu'une viscosité et une stabilité élevées. Le développement de ce matériau répond non seulement à la demande de l'industrie électronique en matière d'encapsulation haute performance, mais ouvre également de nouvelles possibilités pour l'application des résines époxy, signalant que le renforcement structurel et les matériaux d'encapsulation électronique évolueront vers un avenir plus fiable et plus durable.