Thermodurcissables retraitables et époxy thermoplastiques : une frontière croissante dans les matériaux composites

Thermodurcissable ou thermoplastique ? C'est une question souvent posée quand CompositesWorld recherche les histoires qu'il publie. Une application composite particulière tire-t-elle parti des hautes propriétés mécaniques inhérentes à de nombreuses résines thermodurcissables, ou utilise-t-elle la soudabilité, la formabilité ou la recyclabilité gagnées des thermoplastiques ? Grâce à une poignée d'entreprises innovantes, la réponse pour de nombreuses applications peut plus fréquemment devenir « les deux », car les thermodurcissables retraitables combinant les propriétés des thermodurcissables et thermoplastiques se prouvent sur le marché. Ce qui suit sont les principaux prétendants actuels dans ce domaine.

Thermoplastiques type thermodurcissable

La résine thermoplastique liquide Elium d'Arkema (Colombes, France et King of Prussia, Pennsylvanie, États-Unis) a été introduite en 2014. Rapportée comme la première sur le marché, Elium est une résine thermoplastique — thermoformable, soudable, recyclable — qui, comme une résine thermodurcissable, exhibe de hautes propriétés mécaniques et est compatible avec les procédés de fabrication de résines thermodurcissables conventionnels.

L'entreprise a sorti trois variétés d'Elium, spécifiquement pour l'infusion, le moulage par transfert de résine (RTM) et le moulage par compression humide. Elium est aussi dit être approprié pour la pultrusion. Exemples d'applications incluent pales d'éoliennes, renfort béton et profils de fenêtres, et Arkema a dit que le matériau montre du potentiel dans les marchés automobile, aérospatial et articles de sport aussi.

Cecence (Salisbury, Royaume-Uni) a développé une famille de produits époxy thermoplastiques, appelée la K-Series, disponible en préimprégné, semi-préimprégné K_Plate, K-Rod enroulable et composé de moulage K-Chip. Le matériau est décrit comme une résine thermoplastique avec des composants époxy liés à son extrémité.

Contrairement aux thermoplastiques traditionnels, les résines K_Series ont une viscosité relativement basse, plus comme les thermodurcissables, permettant une distribution uniforme de résine sur une variété de fibres et une compatibilité avec l'ennoblissement fibres époxy. Les produits K_Series sont aussi facilement peints et collés adhésivement, comme un thermodurcissable. Comme les thermoplastiques typiques, cependant, les produits K_Series permettent le reformage de pièces finies, et sont dits être tenaces et absorbants d'énergie.

Applications incluent un système d'équipement de ligne aérienne (OHLE) pour rail, plus démonstrateurs et autres projets en automobile, construction. L'entreprise a dit que les zones clés de développement futur incluent développements pour réduction de bruit, et recyclabilité.

Thermodurcissables type thermoplastique

En développement depuis 2014, les résines vitrimères de Mallinda (Denver, Colorado, États-Unis) sont l'industrialisation d'un type de thermodurcissables retraitables nommés pour la première fois en 2011. À travers le travail de l'entreprise développant des réseaux de doubles liaisons carbone-azote imine hautement stables mais reconfigurables dans la chimie de la résine, les vitrimères peuvent être reformés et retraités quand chauffés comme un thermoplastique, et peuvent être durcis et réticulés comme un thermodurcissable. En raison de la chimie réversible inhérente aux vitrimères, les matériaux durcis peuvent aussi être dépolymérisés et séparés de la fibre sous conditions douces.

Avec d'autres itérations en développement, les deux premières variations vitrimères de Mallinda sont Vitrimax T60 pour articles de sport et Vitrimax T130 pour servir de remplacement drop-in pour époxy structurels standards dans structures auto, éoliennes et industrielles.

L&L Products (Romeo, Michigan, États-Unis) a formulé un film adhésif époxy reformable appelé T-Link Film, dit exhibant à la fois les bénéfices d'adhésion d'un époxy avec la recyclabilité, réparabilité et formabilité d'un thermoplastique d'ingénierie. T-Link Film est dit être haute performance comparé aux films adhésifs thermoplastiques traditionnels, et sert aussi de solution pour remplacer les époxy liquides salissants et longs. Le produit, un récent rebranding du film adhésif époxy thermoplastique L-F610 de L&L, est disponible en film, résine ou fil enduit.

Finalement, l'objectif principal du consortium européen Airpoxy à 11 membres, mené par CIDETEC (Saint-Sébastien, Espagne), est de réduire les coûts de production et maintenance de pièces composites dans le marché aérospatial à travers le développement de composites époxy thermoformables, réparables, collables (voir « Résines époxy retraitables, réparables et recyclables pour composites »).

Appelé Airpoxy, la nouvelle famille de produits est développée à partir de ce que le consortium appelait « époxy intelligent », résines thermodurcissables qui exhibent des liaisons chimiques dynamiques réversibles qui gardent les capacités d'imprégnation fibre et la stabilité des thermodurcissables tout en ajoutant la retraitabilité, réparabilité et recyclabilité des thermoplastiques. Actuellement, des démonstrateurs de panneaux aéronefs utilisant Airpoxy servent à prouver la technologie.