L'additif PES augmente la résistance à la rupture et aux microfissures dans les composites époxy

Un additif de micro-poudre de polyéthersulfone (PES) appelé SumikaExcel 5003P, est censé augmenter la ténacité à la rupture et la résistance à la microfissuration pour les composites époxy renforcés de fibres sur une large plage de températures sans affecter négativement la stabilité dimensionnelle, la flamme/la fumée/la toxicité (FST) , la résistance au fluage, le module, l'impact ou la limite d'élasticité. L'additif fonctionnel est largement utilisé par l'industrie aérospatiale pour l'époxyde renforcé de fibres de carbone moulé préimprégné et par transfert de résine, gagne du terrain dans les composites époxy pour l'automobile et pourrait également être utilisé pour les articles de sport haute performance. Le matériau est produit par Sumitomo Chemical Co. Ltd. (Tokyo, Japon) et est vendu en Amérique du Nord par Sumitomo Chemical Advanced Technologies, LLC (Phoenix, AZ, États-Unis), qui exposera au Composites &Advanced Materials Expo (CAMX) du 16 au 18 octobre à Dallas, Texas, États-Unis.

Le PES est un thermoplastique technique amorphe et transparent ambre connu pour ses capacités à haute température, sa résistance élevée et sa résistance aux chocs, sa bonne résistance au fluage à des températures et charges élevées, une bonne stabilité dimensionnelle, un faible coefficient de dilatation thermique linéaire (CLTE) sur une large plage de températures , ignifugation inhérente, faible dégagement de fumée, dégazage minimal, bonne et large résistance chimique et résistance à l'eau chaude (jusqu'à 180°C). Il est proposé sous forme de granulés pour les processus de moulage par injection, d'extrusion et de film et sous forme de poudre pour les films coulés, les membranes de filtration et comme additif époxy pour les composites, les peintures et revêtements haute température et les adhésifs. Les grades PES sont utilisés dans les secteurs de l'aérospatiale, de l'automobile, de l'électricité/électronique, des dispositifs médicaux et de la manipulation des aliments.

Dans son rôle d'additif fonctionnel pour les composites époxy, des grades spécifiques avec des groupes terminaux hydroxyle (-OH) sont utilisés. Les groupes terminaux réagissent avec les groupes glycidyle sur la matrice époxy pour former un réseau polymère interpénétré (IPN) réticulé. Même si l'additif est généralement utilisé à de faibles taux de chute de 2 à 12 % en poids, il ajoute une plus grande flexibilité à l'IPN, ce qui à son tour augmente la ténacité du composite époxy. SumikaExcel 5003P a une température de transition vitreuse (T_g ) de 230 °C, ce qui est supérieur à celui typique des résines époxy de qualité aérospatiale (allant de 120 à 200 °C), et comme il a également une bonne rigidité et résistance, il améliore la résistance aux chocs et aux fissures sans compromettre les autres Propriétés. Particulièrement important pour les applications aérospatiales, il fait tout cela sans affecter le FST ou la capacité de mouler et de maintenir des tolérances très strictes. Bien qu'il soit le plus souvent utilisé avec les composites époxy renforcés de fibres de carbone hautes performances, il est également efficace dans les composites époxy renforcés de verre ou de basalte.

Sumitomo Chemical est unique dans l'industrie des plastiques en tant que seul fabricant de PES au monde à disposer d'installations de polymérisation de PES dédiées (à Chiba et Ehime, au Japon) et également d'une installation de broyage de poudres au niveau micro (à Phoenix, AZ, États-Unis). Cela élimine la possibilité de contamination croisée avec d'autres polymères - une exigence critique et hautement appliquée dans l'industrie aérospatiale - et simplifie également la chaîne d'approvisionnement pour les transformateurs et les équipementiers. Des poudres aussi fines que 30 µm et aussi grosses que 500 µm sont produites dans l'usine de Phoenix à l'aide de broyeurs à classificateur rotatif, qui sont plus efficaces et plus précis que les unités de broyage conventionnelles. De plus, un équipement de caractérisation par diffraction laser est utilisé pour mesurer la taille des particules à la fois dans la charge d'alimentation entrante et dans la poudre finie sortante, et un dispositif plasma à couplage inductif vérifie chaque lot pour les métaux avant et après les opérations de broyage pour s'assurer que le produit répond aux exigences des spécifications.