Connaissances de base des résines époxy et des adhésifs époxy

(I) Le concept derésine époxy

La résine époxy désigne une structure de chaîne polymère contenant deux groupes époxy ou plus dans les composés polymères ; elle appartient à la famille des résines thermodurcissables, la résine époxy de type bisphénol A étant un exemple représentatif.

(II) Caractéristiques des résines époxy (généralement appelées résines époxy de type bisphénol A)

1. La valeur d'application individuelle de la résine époxy est très faible ; elle doit être utilisée conjointement avec un agent de durcissement pour avoir une valeur pratique.

2. Forte adhérence : la force d'adhérence de l'adhésif à base de résine époxy est à la pointe des adhésifs synthétiques.

3. Le retrait de durcissement est faible ; dans le cas de l'adhésif à base de résine époxy, le retrait est le plus faible, ce qui est également l'une des raisons de la haute qualité de l'adhésif à base de résine époxy lors du durcissement.

4. Excellente résistance chimique : les groupes éther, le cycle benzénique et les groupes hydroxyle aliphatiques du système de durcissement ne sont pas facilement érodés par les acides et les bases. En eau de mer, dans le pétrole, le kérosène, et dans des solutions à 10 % d’H₂SO₄, 10 % d’HCl, 10 % d’HAc, 10 % d’NH₃, 10 % d’H₃PO₄ et 30 % de Na₂CO₃, le matériau résiste deux ans. Après une immersion de six mois à température ambiante dans des solutions à 50 % d’H₂SO₄ et 10 % d’HNO₃, et d’un mois à 100 °C dans une solution à 10 % de NaOH, ses performances restent inchangées.

5. Excellente isolation électrique : la tension de claquage de la résine époxy peut dépasser 35 kV/mm. 6. Bonnes performances de mise en œuvre, stabilité dimensionnelle du produit, bonne résistance et faible absorption d’eau. La résine époxy de type bisphénol A présente de nombreux avantages, mais aussi des inconvénients : ①. Viscosité de mise en œuvre, ce qui peut s’avérer contraignant lors de la construction. ②. Matériau durci fragile, faible allongement. ③. Faible résistance au pelage. ④. Faible résistance aux chocs mécaniques et thermiques.

(III) l'application et le développement derésine époxy

1. Historique du développement de la résine époxy : la résine époxy a fait l'objet d'une demande de brevet suisse déposée par P. Castam en 1938, le premier adhésif époxy a été développé par Ciba en 1946, le revêtement époxy a été développé par SOCreentee des États-Unis en 1949 et la production industrielle de résine époxy a débuté en 1958.

2. Applications de la résine époxy : ① Industrie des revêtements : l'industrie des revêtements utilise principalement la résine époxy pour les revêtements à base d'eau, les revêtements en poudre et les revêtements à haute teneur en solides. Elle est largement employée dans les secteurs des canalisations, de l'automobile, de la construction navale, de l'aérospatiale, de l'électronique, des jouets, de l'artisanat et autres. ② Industrie électrique et électronique : la résine époxy sert d'adhésif pour les matériaux d'isolation électrique, tels que les redresseurs, les transformateurs et l'enrobage ; elle permet également l'étanchéité et la protection des composants électroniques, l'isolation et le collage de produits électromécaniques, ainsi que le scellement et le collage de batteries, de condensateurs, de résistances, d'inductances et le revêtement de surfaces. ③ Bijouterie, artisanat et articles de sport : la résine époxy est utilisée pour la signalétique, les bijoux, les marques, la quincaillerie, les raquettes, les articles de pêche, les articles de sport, l'artisanat et autres produits. ④ Industrie optoélectronique : elle sert à l'encapsulation, au remplissage et au collage des diodes électroluminescentes (DEL), des tubes numériques, des tubes à pixels, des écrans électroniques, de l'éclairage DEL et autres produits. ⑤ Industrie du bâtiment : Il sera également largement utilisé dans les secteurs des routes, des ponts, des revêtements de sol, des structures métalliques, de la construction, des revêtements muraux, des barrages, du génie civil, de la restauration du patrimoine culturel et autres. ⑥ Adhésifs, mastics et composites : par exemple, pour le collage de pales d’éoliennes, d’objets artisanaux, de céramiques, de verre et autres matériaux, de composites en fibre de carbone, de matériaux microélectroniques, etc.

(IV) Les caractéristiques deAdhésif à base de résine époxy

1. L'adhésif à base de résine époxy est basé sur les caractéristiques de retraitement ou de modification de la résine époxy, de sorte que ses paramètres de performance correspondent aux exigences spécifiques. Généralement, l'adhésif à base de résine époxy nécessite également un agent de durcissement pour être utilisé, et doit être mélangé uniformément pour être complètement durci. Généralement, l'adhésif à base de résine époxy est connu sous le nom de colle A ou agent principal, l'agent de durcissement est connu sous le nom de colle B ou agent de durcissement (durcisseur).

2. Les principales caractéristiques de la résine époxy avant polymérisation sont : la couleur, la viscosité, la densité, le rapport de viscosité, le temps de gélification, le temps disponible, le temps de polymérisation, la thixotropie (indice d'écoulement), la dureté, la tension superficielle, etc. La viscosité représente la résistance au frottement interne du colloïde lors de son écoulement ; sa valeur dépend de la nature de la substance, de la température, de la concentration et d'autres facteurs.

Temps de gelLe durcissement de la colle est le processus de transformation de l'état liquide à l'état solide, depuis le début de la réaction de la colle jusqu'à l'état critique du gel qui tend à se solidifier. Le temps de gélification est déterminé par la quantité de résine époxy mélangée, la température et d'autres facteurs.

ThixotropieCette caractéristique fait référence au colloïde touché par des forces externes (secousses, agitation, vibrations, ondes ultrasoniques, etc.), la force externe s'exerçant de l'épaisseur vers la finesse, lorsque les facteurs externes cessent d'agir, le colloïde reprenant son état initial lorsque la consistance du phénomène est rétablie.

DuretéLa dureté désigne la résistance d'un matériau aux forces extérieures telles que le gaufrage et le rayage. Différentes méthodes d'essai la mesurent : dureté Shore, Brinell, Rockwell, Mohs, Barcol, Vickers, etc. Le choix du duromètre dépend de sa valeur et de son type. Le duromètre Shore, de structure simple, est adapté au contrôle qualité en production. Il existe trois types de duromètres Shore : le type A, conçu pour les matériaux mous ; les types C et D, pour les matériaux semi-durs et durs.

Tension superficielleL'attraction des molécules au sein d'un liquide, de sorte que les molécules à la surface exercent une force vers l'intérieur, tend à réduire au maximum la surface du liquide et à former des lignes parallèles à celle-ci : c'est la tension superficielle. Elle correspond à la force de traction mutuelle entre deux parties adjacentes de la surface du liquide par unité de longueur et constitue une manifestation de la force moléculaire. Son unité est le N/m. L'intensité de la tension superficielle dépend de la nature, de la pureté et de la température du liquide.

3. reflétant les caractéristiques deAdhésif à base de résine époxyAprès durcissement, les principales caractéristiques sont : résistance, tension, absorption d'eau, résistance à la compression, résistance à la traction, résistance au cisaillement, résistance au pelage, résistance aux chocs, température de déformation thermique, température de transition vitreuse, contrainte interne, résistance chimique, allongement, coefficient de retrait, conductivité thermique, conductivité électrique, résistance aux intempéries, résistance au vieillissement, etc.

RésistanceOn décrit les caractéristiques de résistance d'un matériau, généralement par la résistance de surface ou la résistance volumique. La résistance de surface correspond à la résistance mesurée à l'interface entre deux électrodes ; son unité est l'ohm (Ω). La forme de l'électrode influe sur la résistance, qui peut être calculée en combinant la résistivité de surface par unité de surface. La résistance volumique, également appelée résistivité volumique ou coefficient de résistance volumique, correspond à la résistance à travers l'épaisseur du matériau et constitue un indicateur important pour caractériser les propriétés électriques des matériaux diélectriques ou isolants. Elle représente la résistance diélectrique par cm² face au courant de fuite ; son unité est l'ohm·m ou l'ohm·cm. Plus la résistivité est élevée, meilleures sont les propriétés isolantes.

Tension d'épreuveÉgalement appelée rigidité diélectrique (ou rigidité d'isolation), la rigidité diélectrique dépend de la tension appliquée aux extrémités d'un isolant. Plus la tension appliquée est élevée, plus la charge interne du matériau est soumise à la force du champ électrique, ce qui augmente la probabilité d'ionisation par collision et, par conséquent, de claquage. La tension minimale provoquant le claquage de l'isolant est appelée tension de claquage. Pour qu'un isolant d'1 mm d'épaisseur claque, il faut appliquer une tension de [insérer la valeur] kilovolts. Cette tension est appelée rigidité diélectrique de l'isolant et s'exprime en kV/mm. La rigidité diélectrique des isolants est étroitement liée à leur température. Plus la température est élevée, plus leurs performances d'isolation se dégradent. Afin de garantir leur rigidité diélectrique, chaque isolant possède une température maximale d'utilisation admissible. En dessous de cette température, il peut être utilisé en toute sécurité pendant une longue période ; au-delà, il vieillit rapidement.

Absorption d'eauIl s'agit d'une mesure de la capacité d'un matériau à absorber l'eau. Elle correspond au pourcentage d'augmentation de la masse d'une substance immergée dans l'eau pendant une certaine durée à une température donnée.

Résistance à la tractionLa résistance à la traction est la contrainte maximale que peut supporter un gel lorsqu'il est étiré jusqu'à rupture. Elle est également appelée force de traction. Son unité est le MPa.

Résistance au cisaillement: également connue sous le nom de résistance au cisaillement, elle fait référence à la surface de collage unitaire qui peut supporter la charge maximale parallèle à la surface de collage, l'unité couramment utilisée étant le MPa.

force de pelage: également connue sous le nom de résistance au pelage, il s'agit de la charge de dommages maximale par unité de largeur que peut supporter, c'est une mesure de la capacité de la ligne de force, l'unité est kN / m.

Élongation: fait référence au colloïde dans la force de traction sous l'action de la longueur de l'augmentation de la longueur initiale du pourcentage.

température de déviation thermique: fait référence à une mesure de la résistance à la chaleur du matériau de durcissement, est un échantillon de matériau de durcissement immergé dans un type de milieu de transfert de chaleur isotherme adapté au transfert de chaleur, dans la charge de flexion statique du type poutre simplement supportée, la déformation de flexion de l'échantillon est mesurée pour atteindre la valeur spécifiée de la température, c'est-à-dire la température de fléchissement thermique, appelée température de fléchissement thermique ou HDT.

température de transition vitreuse: fait référence à la transition du matériau durci de la forme vitreuse à l'état amorphe ou hautement élastique ou fluide (ou l'inverse de la transition) dans la plage de température étroite du point médian approximatif, connue sous le nom de température de transition vitreuse, généralement exprimée en Tg, est un indicateur de résistance à la chaleur.

Taux de rétrécissement: défini comme le pourcentage du rapport du rétrécissement à la taille avant rétrécissement, et le rétrécissement est la différence entre la taille avant et après rétrécissement.

Stress interne: fait référence à l'absence de forces extérieures, le colloïde (matériau) en raison de la présence de défauts, de changements de température, de solvants et d'autres raisons de contrainte interne.

résistance chimique: désigne la capacité à résister aux acides, aux bases, aux sels, aux solvants et autres produits chimiques.

résistance à la flamme: désigne la capacité du matériau à résister à la combustion au contact d'une flamme ou à empêcher la poursuite de la combustion lorsqu'il est éloigné d'une flamme.

résistance aux intempéries: fait référence à l'exposition du matériau à la lumière du soleil, à la chaleur et au froid, au vent et à la pluie et à d'autres conditions climatiques.

VieillissementLors du processus de durcissement, de stockage et d'utilisation d'un colloïde, des facteurs externes (chaleur, lumière, oxygène, eau, rayonnements, contraintes mécaniques, milieux chimiques, etc.) provoquent une série de modifications physiques et chimiques. Le matériau polymère devient alors cassant, fissuré, collant, décoloré, cloqué, farineux en surface, et présente un décollement et un écaillage. Ses propriétés mécaniques se détériorent progressivement, le rendant inutilisable. Ce phénomène est appelé vieillissement.

constante diélectriqueLa permittivité, également appelée coefficient de capacité, se réfère à la quantité d'énergie électrostatique stockée par unité de volume d'un objet et par unité de gradient de potentiel. Plus la perméabilité d'un isolant est élevée (donc moins il est performant), plus l'isolation entre deux conducteurs proches est difficile, ce qui augmente le risque de fuites. Par conséquent, en général, plus la permittivité d'un matériau isolant est faible, mieux c'est. L'eau a une permittivité de 70 ; même une très faible humidité peut entraîner des variations importantes.

4. la plupart desAdhésif à base de résine époxyIl s'agit d'un adhésif thermodurcissable présentant les principales caractéristiques suivantes : plus la température est élevée, plus le durcissement est rapide ; plus la quantité de mélange est importante, plus le durcissement est rapide ; le processus de durcissement présente un phénomène exothermique.

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