SumikaExcel 5003P : Boostez la ténacité à la fracture des composites époxy et réduisez le micro-fissurage

Un additif micro-poudre polyethersulfone (PES) appelé SumikaExcel 5003P, booste reportedly la ténacité à la fracture et la résistance au micro-fissurage pour composites époxy renforcés fibres sur une large plage de température sans impacter négativement la stabilité dimensionnelle, feu/fumée/toxicité (FST), fluage, module, choc, ou limite d'élasticité. L'additif fonctionnel est largement utilisé par l'industrie aérospatiale pour préimprégné et carbone/époxy moulé par transfert de résine, gagne du terrain dans composites époxy automobiles, et pourrait être utilisé pour articles de sport haute performance. Le matériau est produit par Sumitomo Chemical Co. Ltd. (Tokyo, Japon) et vendu en Amérique du Nord par Sumitomo Chemical Advanced Technologies, LLC (Phoenix, AZ, USA), qui exposera au Composites & Advanced Materials Expo (CAMX) du 16-18 octobre à Dallas, TX, USA.

Le PES est un thermoplastique d'ingénierie amorphe transparent ambré connu pour ses capacités haute température, haute résistance et résistance aux chocs, bonne résistance au fluage températures/charges élevées, bonne stabilité dimensionnelle, faible coefficient dilatation thermique linéaire (CLTE) sur large plage température, retardateur de flamme inhérent, faible fumée, dégazage minimal, bonne et large résistance chimique, et résistance eau chaude (jusqu'à 180 °C). Il est offert granulé pour moulage par injection, extrusion et procédés film et en poudre pour films coulés, membranes filtration, et comme additif époxy pour composites, peintures et revêtements haute température et adhésifs. Les grades PES sont utilisés dans industries aérospatiale, automobile, électrique/électronique, dispositifs médicaux et agroalimentaire.

Dans son rôle d'additif fonctionnel pour composites époxy, des grades spécifiques avec groupes finaux hydroxyle (-OH) sont utilisés. Les groupes finaux réagissent avec groupes glycidyle sur la matrice époxy pour former un réseau polymère interpénétrant réticulé (IPN). Même si l'additif est typiquement utilisé à faibles ratios d'incorporation de 2-12 % poids, il ajoute plus de flexibilité à l'IPN, ce qui booste la ténacité du composite époxy. SumikaExcel 5003P a une température de transition vitreuse (T_g) de 230 °C, plus haute que les résines époxy aérospatiales typiques (120-200 °C), et comme il a aussi bonne rigidité et résistance, il améliore résistance choc et fissuration sans compromettre autres propriétés thermo-mécaniques. Surtout important pour applications aérospatiales, il fait tout cela sans affecter FST ou la capacité de moulage et maintien de tolérances très serrées. Bien qu'il soit le plus couramment utilisé avec composites époxy renforcés fibre de carbone haute performance, il est équitablement efficace dans composites époxy renforcés verre ou basalte aussi.

Sumitomo Chemical est unique dans l'industrie plastique comme seul fabricant PES mondial maintenant des installations de polymérisation PES dédiées (à Chiba et Ehime, Japon) et aussi une installation dédiée de broyage poudre micro-niveau (à Phoenix, AZ, USA). Cela élimine la possibilité de contamination croisée avec autres polymères – exigence critique et strictement appliquée dans l'aérospatiale – et simplifie aussi la chaîne d'approvisionnement pour transformateurs et OEM. Poudres aussi fines que 30 µm et jusqu'à 500 µm sont produites à l'installation Phoenix usando broyeurs à classificateur rotatif, plus efficaces et précis que broyeurs conventionnels. De plus, équipement de caractérisation par diffraction laser mesure la taille particulaire dans matière entrante et poudre finie, et un dispositif plasma à couplage inductif vérifie chaque lot pour métaux avant et après broyage pour assurer que le produit rencontre les spécifications.