Résine polyester et époxy, leurs différences. Résines polyester insaturées dans la construction navale

- résines polyester à usage général obtenu par estérification du propylène glycol avec un mélange d'anhydrides phtalique et maléique. Le rapport des anhydrides phtalique et maléique peut varier de 2:1 à 1:2. La résine polyester alkyde obtenue est mélangée avec du styrène dans un rapport de 2:1. Ce type de résine a un large éventail d'applications : elles sont utilisées pour fabriquer des palettes, des bateaux, des pièces de barres de douche, des piscines et des réservoirs d'eau.

- résines polyester élastiques Au lieu de l'anhydride phtalique, des acides dibasiques linéaires (adipique ou sébacique) sont utilisés. Une résine polyester insaturée plus élastique et douce est formée. L'utilisation de diéthylène ou de dipropylène glycols à la place du propylène glycol confère également de l'élasticité aux résines. L'ajout de telles résines polyester aux résines rigides à usage général réduit leur fragilité et les rend plus faciles à traiter. Cet effet est utilisé dans la production de boutons en polyester coulé. Ces résines sont souvent utilisées pour le moulage décoratif dans l'industrie du meuble et dans la fabrication de cadres. Pour ce faire, des charges cellulosiques (par exemple des coques d'arachides) sont introduites dans des résines élastiques et coulées dans des moules en caoutchouc silicone. Une reproduction fine des sculptures sur bois peut être obtenue en utilisant des moules en caoutchouc de silicone moulés directement à partir des sculptures originales.

- résines polyester élastiques occupent une position intermédiaire entre les résines rigides à usage général et les résines élastiques. Ils sont utilisés pour fabriquer des produits résistants aux chocs tels que des ballons de jeu, des casques de sécurité, des clôtures, des pièces d'automobiles et d'avions. Pour obtenir de telles résines, l'acide isophtalique est utilisé à la place de l'anhydride phtalique. Le processus se déroule en plusieurs étapes. Premièrement, la réaction de l’acide isophtalique avec le glycol produit une résine polyester à faible indice d’acide. Ensuite, de l'anhydride maléique est ajouté et l'estérification se poursuit. En conséquence, des chaînes de polyester sont obtenues avec un arrangement prédominant de fragments insaturés aux extrémités des molécules ou entre des blocs constitués de polymère glycol-isophtalique.

- résines polyester à faible retrait Lors du moulage de polyester renforcé de fibres de verre, la différence de retrait entre la résine et la fibre de verre entraîne des piqûres à la surface du produit. L'utilisation de résines polyester à faible retrait réduit cet effet et les produits coulés obtenus ne nécessitent pas de ponçage supplémentaire avant peinture, ce qui constitue un avantage dans la fabrication de pièces automobiles et d'appareils électroménagers. Les résines polyester à faible retrait comprennent des composants thermoplastiques (polystyrène ou polyméthacrylate de méthyle) qui ne sont que partiellement dissous dans la composition d'origine. Pendant le durcissement, accompagné d'un changement de l'état de phase du système, des microvides se forment, compensant le retrait habituel de la résine polymère.

- résines polyester résistantes aux intempéries, ne doit pas jaunir lorsqu'il est exposé au soleil, c'est pourquoi des absorbeurs de rayonnement ultraviolet sont ajoutés à sa composition. Le styrène peut être remplacé par le méthacrylate de méthyle, mais seulement partiellement, car le méthacrylate de méthyle n'interagit pas bien avec les doubles liaisons de l'acide fumarique, qui fait partie de la résine polyester. Ce type de résine est utilisé dans la fabrication de revêtements, de panneaux extérieurs et de toitures-lanternes.

- résines polyester résistantes aux produits chimiques les groupes ester sont facilement hydrolysés par les alcalis, de sorte que l'instabilité des résines polyester aux alcalis constitue leur inconvénient fondamental. Une augmentation du squelette carboné du glycol d'origine entraîne une diminution de la proportion de liaisons éther dans la résine. Ainsi, les résines contenant du « bisglycol » (un produit de la réaction du bisphénol A avec l’oxyde de propylène) ou du bisphénol hydrogéné ont un nombre de liaisons ester nettement inférieur à celui de la résine à usage général correspondante. Ces résines sont utilisées dans la production de pièces d'équipements chimiques - hottes ou armoires d'aspiration, corps et réservoirs de réacteurs chimiques, ainsi que pipelines.

- résines polyester ignifuges Une augmentation de la résistance de la résine à l'inflammation et à la combustion est obtenue en utilisant des acides dibasiques halogénés, tels que les acides tétrafluorophtalique, tétrabromophtalique et chlorendique, à la place de l'anhydride phtalique. Une augmentation supplémentaire de la résistance au feu est obtenue en introduisant divers inhibiteurs de combustion dans la résine, tels que des esters d'acide phosphorique et d'oxyde d'antimoine. Les résines polyester ignifuges sont utilisées dans la fabrication de hottes aspirantes, de composants électriques, de panneaux structurels et de coques de certains types de navires militaires.

- résines à usage spécial. Par exemple, l’utilisation d’isocyanurate de triallyle à la place du styrène améliore considérablement la résistance thermique des résines. Les résines spéciales peuvent être durcies par rayonnement UV en ajoutant des agents photosensibles tels que le benjoin ou ses éthers.

Résines époxydes - des oligomères contenant des groupements époxy et capables de former des polymères réticulés sous l'action de durcisseurs. Les résines époxy les plus courantes sont des produits de polycondensation de l'épichlorhydrine avec des phénols, le plus souvent avec du bisphénol A.

n peut atteindre 25, mais le plus souvent on trouve des résines époxy avec un nombre de groupes époxy inférieur à 10. Plus le degré de polymérisation est élevé, plus la résine est épaisse. Plus le chiffre indiqué sur la résine est bas, plus la résine contient de groupes époxy.

Caractéristiques des polymères époxy :

ü la possibilité de les obtenir à l'état liquide et solide,

ü absence de substances volatiles lors du durcissement,

ü capacité de durcissement dans une large plage de températures,

ü léger retrait,

ü non toxique à l'état durci,

ü valeurs élevées de force d'adhérence et de cohésion,

ü résistance chimique.

La résine époxy a été produite pour la première fois par le chimiste français Castan en 1936. La résine époxy est obtenue par polycondensation de l'épichlorhydrine avec divers composés organiques : du phénol aux huiles alimentaires (époxydation). Des qualités précieuses de résines époxy sont obtenues par l'oxydation catalytique de composés insaturés.

Pour utiliser la résine, vous avez besoin d'un durcisseur. Le durcisseur peut être une amine ou un anhydride polyfonctionnel, parfois un acide. Des catalyseurs de durcissement sont également utilisés. Après mélange avec un durcisseur, la résine époxy peut être durcie – transformée en un état solide, infusible et insoluble. Il existe deux types de durcisseurs : la polymérisation à froid et la polymérisation à chaud. S'il s'agit de polyéthylène polyamine (PEPA), la résine durcira en une journée à température ambiante. Les durcisseurs anhydrides nécessitent 10 heures de temps et un chauffage à 180°C dans une chambre chauffante.

La réaction de durcissement ES est exothermique. La vitesse à laquelle la résine durcit dépend de la température du mélange. Plus la température est élevée, plus la réaction est rapide. Sa vitesse double lorsque la température augmente de 10°C et vice versa. Toutes les possibilités d’influencer le taux de guérison se résument à cette règle de base. Outre la température, le temps de polymérisation dépend également du rapport surface/masse de la résine. Par exemple, si 100 g d'un mélange de résine et de durcisseur se transforment en 15 minutes à l'état solide à une température initiale de 25°C, alors ces 100 g, répartis uniformément sur une surface de​​1 m2, vont polymériser dans plus de deux heures.

Pour que la résine époxy ainsi que le durcisseur à l'état durci soient plus plastiques et ne se cassent pas (ne se fissurent pas), des plastifiants doivent être ajoutés. Comme les durcisseurs, ils sont différents, mais tous visent à conférer des propriétés plastiques à la résine. Le plastifiant le plus couramment utilisé est le phtalate de dibutyle.

Tableau - Quelques propriétés des résines époxy dianiques non modifiées et non chargées.

Nom de la caractéristique	Signification
Densité à 20 °C, g/cm 3	1,16÷1,25
Température de transition vitreuse, °C	60÷180
Conductivité thermique, W/(m×K)	0,17÷0,19
Capacité thermique spécifique, kJ/(kg K)	0,8÷1,2
Coefficient de température de dilatation linéaire, °C -1	(45÷65) 10 -6
Résistance à la chaleur selon Martens, °C	55÷170
Absorption d'eau sur 24 heures, %	0,01÷0,1
Résistance à la traction, MN/m2	40÷90
Module d'élasticité (sous contrainte à court terme), GN/m 2	2,5÷3,5
Résistance aux chocs, kJ/m 2	5÷25
Extension relative, %	0,5÷6
Constante diélectrique à 20°C et 1 MHz	3,5÷5
Résistance électrique volumétrique spécifique à 20°C, Ohm cm	10 14÷10 16
Tangente de perte diélectrique à 20°C et 1 MHz	0,01÷0,03
Rigidité électrique à 20°C, MV/m	15÷35
Perméabilité à l'humidité, kg/(cm sec n/m 2)	2,1 10 -16
Coeff. diffusion d'eau, cm 2 / h	10 -5 ÷10 -6

Résines époxydiques de qualités ED-22, ED-20, ED-16, ED-10 et ED-8, ​​​​utilisées dans les industries électriques, radioélectroniques, aéronautiques, navales et mécaniques, dans la construction en tant que composant de masses de coulée et d'imprégnation, d'adhésifs, de produits d'étanchéité, de liants pour plastiques renforcés. Les solutions de résines époxy des marques ED-20, ED-16, E-40 et E-40R dans divers solvants sont utilisées pour la production d'émaux, de vernis, de mastics et comme produit semi-fini pour la production d'autres résines époxy. , compositions d'empotage et adhésifs.

Résines époxy modifiées avec des plastifiants - les résines des marques K-153, K-115, K-168, K-176, K-201, K-293, UP-5-132 et KDZh-5-20 sont utilisées pour l'imprégnation, coulée, enveloppe et scellement de pièces et comme adhésifs, compositions de coulée isolantes électriques, revêtements isolants et protecteurs, liants pour fibre de verre. La composition de la marque K-02T est utilisée pour l'imprégnation de produits de bobinage multicouches dans le but de leur cimentation, augmentant la résistance à l'humidité et les propriétés d'isolation électrique.

Les résines époxy modifiées de la marque EPOFOM sont utilisées dans diverses installations industrielles et civiles comme revêtements anticorrosion pour protéger les structures de bâtiments en métal et en béton et les équipements capacitifs des effets d'environnements chimiquement agressifs (en particulier les acides, les alcalis, les produits pétroliers, les déchets industriels et d'égouts). ), précipitations et humidité élevée . Ces résines sont également utilisées pour l'imperméabilisation et les revêtements monolithiques autonivelants des sols en béton, l'apprêt et l'application d'une couche de finition. À base de résine de marque EPOFOM, on obtient des compositions de moulage et d'imprégnation à haute teneur en tissus de renforcement et charges, matériaux composites et revêtements résistants à l'usure. EPOFOM est utilisé comme composant d'imprégnation du matériau des tuyaux pour la réparation et la restauration des canalisations des réseaux d'égouts, des réseaux sous pression d'alimentation en eau froide et chaude sans les démonter ni retirer les canalisations du sol (méthode sans tranchée).

Les compositions de la marque EZP sont utilisées pour revêtir les récipients de stockage de vin, de lait et autres produits alimentaires liquides, ainsi que divers types de combustibles liquides (essence, kérosène, fioul, etc.).

Résines phénol-formaldéhyde. En 1909, Baekeland rapporta le matériau qu'il avait obtenu, qu'il appela Bakélite. Cette résine phénol-formaldéhyde a été le premier plastique synthétique thermodurci qui ne se ramollissait pas à haute température. En effectuant la réaction de condensation du formaldéhyde et du phénol, il obtient un polymère pour lequel il ne trouve pas de solvant.

Les résines phénol-formaldéhyde sont des produits de polycondensation de phénols ou de ses homologues (crésols, xylénols) avec le formaldéhyde. Selon le rapport des réactifs et la nature du catalyseur, des résines thermoplastiques (novolac) ou thermodurcissables (résol) se forment. Les résines novolaques sont principalement des oligomères linéaires, dans les molécules dont les noyaux phénoliques sont reliés par des ponts méthylène et ne contiennent presque pas de groupes méthylol (-CH 2 OH).

Les résines résol sont un mélange d'oligomères linéaires et ramifiés contenant un grand nombre de groupes méthylol, capables de transformations ultérieures.

Caractéristiques du FFS :

ü par nature - substances solides et visqueuses fournies à la production sous forme de poudre ;

ü à utiliser comme matrice, fondre ou dissoudre dans un solvant alcoolique ;

ü Le mécanisme de durcissement des résines résol comprend 3 étapes. Au stade A, la résine (résol) a des propriétés physiques similaires aux novolaques, car se dissout et fond, au stade B la résine (résitol) est capable de ramollir lorsqu'elle est chauffée et de gonfler dans les solvants, au stade C la résine (résitol) ne fond ni ne se dissout ;

ü pour durcir les résines novolaques, un durcisseur est nécessaire (généralement de la méthénamine est administrée, 6 à 14 % en poids de la résine) ;

ü sont faciles à modifier et à modifier eux-mêmes.

La résine phénolique a d’abord été utilisée comme isolant de haute qualité, facile à mouler, protégeant contre les températures élevées et les courants électriques, puis est devenue le matériau principal du style Art déco. Presque le premier produit commercial obtenu par pressage de la bakélite était les extrémités du cadre d'une bobine haute tension. La résine phénol-formaldéhyde (FFR) est produite par l'industrie depuis 1912. En Russie, la production de résites coulés sous le nom de carbolite était organisé en 1912÷1914.

Les liants phénol-formaldéhyde sont durcis à des températures de 160 à 200°C en utilisant une pression significative de l'ordre de 30 à 40 MPa et plus. Les polymères résultants sont stables lors d'un chauffage prolongé jusqu'à 200°C et, pendant une durée limitée, sont capables de résister aux effets de températures plus élevées pendant plusieurs jours à des températures de 200 à 250°C, plusieurs heures à 250 à 500°C, plusieurs minutes. à des températures de 500-500°C.1000°C. La décomposition commence à une température d'environ 3000°C.

Les inconvénients des résines phénol-formaldéhyde incluent leur fragilité et leur retrait volumétrique important (15-25 %) lors du durcissement, associés à la libération d'une grande quantité de substances volatiles. Afin d'obtenir un matériau à faible porosité, il est nécessaire d'appliquer des pressions élevées lors du moulage.

Les résines phénol-formaldéhyde des marques SFZh-3027B, SFZh-3027V, SFZh-3027S et SFZh-3027D sont destinées à la fabrication de produits d'isolation thermique à base de laine minérale, de fibre de verre et à d'autres fins. La résine phénol-formaldéhyde de qualité SFZh-3027S est destinée à la production de mousse plastique de qualité FSP.

Sur la base du FPS, une variété de plastiques appelés phénoplastes sont fabriqués. La plupart d'entre eux, en plus du liant (résine), contiennent également d'autres composants (charges, plastifiants, etc.). Ils sont transformés en produits principalement par pressage. Les matériaux de presse peuvent être préparés à base de résines novolaque et résol. En fonction de la charge utilisée et du degré de broyage, tous les matériaux de presse sont divisés en quatre types : poudre (poudres de presse), fibreux, granuleux et en couches.

La désignation des poudres de presse est le plus souvent constituée de la lettre K, désignant le mot composition, du numéro de la résine à partir de laquelle ce matériau de presse est fabriqué et d'un chiffre correspondant au numéro de la charge. Toutes les poudres de presse peuvent être divisées en trois grands groupes selon leur destination :

Poudres pour produits techniques et ménagers (K-15-2, K-18-2, K-19-2, K-20-2, K-118-2, K-15-25, K-17-25, etc. .etc.) sont réalisés à base de résines novolaques. Les produits fabriqués à partir de ceux-ci ne doivent pas être soumis à des charges mécaniques importantes, à des courants haute tension (plus de 10 kV) et à des températures supérieures à 160°C.

Les poudres pour produits isolants électriques (K-21-22, K211-2, K-211-3, K-211-4, K-220-21, K-211-34, K-214-2, etc.) sont fabriqués dans la plupart des cas à base de résines résols. Les produits peuvent résister à des tensions de courant allant jusqu'à 20 kV à des températures allant jusqu'à 200°C.

Les poudres pour produits spéciaux ont une résistance accrue à l'eau et à la chaleur (K-18-42, K-18-53, K-214-42, etc.), une résistance chimique accrue (K-17-23. K-17- 36 , K-17-81, K-18-81, etc.), résistance aux chocs accrue (FKP-1, FKPM-10, etc.), etc.

Les matériaux de presse fibreux sont préparés à base de résines résols et de charges fibreuses dont l'utilisation permet d'augmenter certaines propriétés mécaniques des plastiques, principalement la résistance spécifique aux chocs.

Les fibres sont des matériaux de presse à base de charge - cellulose de coton. Actuellement, trois types de fibre de verre sont produits : la fibre de verre, la fibre de verre à haute résistance et le câble en fibre de verre. À base d'amiante et de résine résol, des matériaux de presse des qualités K-6, K-6-B (destinés à la fabrication de collecteurs) et K-F-3, K-F-Z-M (pour les mâchoires de frein) sont produits. Les matériaux de presse contenant de la fibre de verre sont appelés fibre de verre. Il a une résistance mécanique, une résistance à l'eau et à la chaleur plus élevées que les autres matériaux de presse fibreux.

Les matériaux de presse en forme de miettes sont fabriqués à partir de résine de résol et de morceaux (miettes) de divers tissus, papier et placage de bois. Ils ont une résistance aux chocs spécifique accrue.

Les matériaux de presse en couches sont produits sous forme de grandes feuilles, plaques, tuyaux, tiges et produits façonnés. Selon le type de charge (base), les plastiques laminés en feuilles sont produits dans les types suivants : textolite - sur tissu en coton, fibre de verre - sur tissu de verre, textolite en amiante - sur tissu en amiante, getinax - sur papier, plastiques laminés en bois - sur Vernis à bois.

Certaines propriétés des revêtements à base de résines polyester classiques, ainsi que des revêtements à base de vernis nitrocellulosiques et urée-formaldéhyde, sont données dans le tableau. 122 G Ces données montrent clairement que les revêtements polis à base de résines polyester présentent de nombreux avantages par rapport à d'autres matériaux.

Ils se caractérisent par une brillance, une transparence, un aspect excellent, une résistance à l'eau, aux solvants et à de nombreux autres produits chimiques exceptionnellement élevés. De plus, les revêtements en polyester résistent aux flammes des cigarettes fumantes et se caractérisent par une excellente résistance au gel et une résistance accrue à l'abrasion.

Pour obtenir une finition de haute qualité avec les vernis polyester, une seule couche suffit, alors que les vernis nitrocellulosiques et bien d'autres vernis nécessitent deux ou trois couches. Les films en résines polyester résistent aux charges d'impact.

Les inconvénients des revêtements de vernis polyester incluent la difficulté de retirer le revêtement s'il est nécessaire d'en appliquer un nouveau. De plus, bien que les revêtements en polyester soient résistants aux rayures, les rayures y sont plus visibles que sur les films nitrocellulosiques.

Propriétés des revêtements de différents types

Indice
	nitrocellulose	urée-forme-. aldéhydique	polyester
Résistance aux solvants			Très bien
Résistance à la rayure
Résistance à la pollution	Excellent	Excellent	Très bien
Stabilité des couleurs.	Excellent	Très bien
Résistance à l'humidité.	Très bien	Excellent	Très bien
Transparence	Très bien	Excellent	Très bien
		Super	Très bien
Résistance chimique	Excellent		Très bien
Résistance au feu			Excellent
Résistance à la chaleur
Épaisseur du revêtement appliqué en une seule étape, mm
Coût de 1 m d'enduit en une couche, en centimes

Comme déjà indiqué, parfois, dans la production de meubles, ils ne s'efforcent pas d'obtenir la caractéristique de brillance élevée des revêtements en polyester.

Le traitement des vernis polyester est difficile en raison de la nécessité d'utiliser des systèmes à deux composants, ainsi que de l'inhibition de leur processus de durcissement par l'oxygène de l'air. Le dernier inconvénient est désormais surmonté grâce au développement de techniques particulières.

On sait que la couche superficielle d'un revêtement réalisé en présence d'air à partir d'une résine polyester de type classique reste longtemps non durcie. Si le film n'est pas durci dans l'air, mais par exemple dans une atmosphère d'azote, le processus n'est pas inhibé par l'oxygène atmosphérique et le revêtement est complètement durci.

Lors de la production de stratifiés ou de pièces moulées, l'inhibition par l'oxygène ne joue pas un rôle significatif, puisque la surface en contact avec l'air est relativement petite par rapport au volume du produit. Généralement, le durcissement s'accompagne d'un dégagement de chaleur important, ce qui contribue à la formation de radicaux libres supplémentaires.

Le séchage des résines polyester en films (lorsque le rapport surface/volume est très élevé) se déroule pratiquement sans augmenter la température dans la masse, car dans ce cas la chaleur de réaction se dissipe rapidement et la formation de radicaux libres due au chauffage ne se produit pas. .

Les radicaux libres résultant de la dégradation des peroxydes ou des hydroperoxydes initient la réaction de copolymérisation des fumarates ou des maléates avec un monomère, tel que le styrène. Les radicaux libres réagissent avec les groupes styrène et fumarate (ou maléate) du polyester, et les radicaux libres se forment selon les schémas suivants :

En présence d'oxygène, les radicaux issus de la décomposition des peroxydes interagissent préférentiellement

Cette réaction se produit extrêmement rapidement®. Ainsi, dans la couche superficielle des solutions de polyesters insaturés dans le styrène, la concentration en radicaux libres actifs en présence d'air diminue à un rythme élevé, ce qui ralentit fortement l'initiation de la copolymérisation.

Il a été démontré que lors de la polymérisation du styrène à 50°C, la réactivité des radicaux libres formés à partir des peroxydes dans les réactions avec l'oxygène est 1 à 20 millions de fois supérieure à celle dans les réactions avec le styrène.

L'étape la plus importante dans le développement des vernis polyester a peut-être été l'invention de moyens d'éliminer l'effet inhibiteur de l'oxygène sur le processus de durcissement en modifiant chimiquement les polyesters. Actuellement, on connaît les procédés suivants pour réaliser des vernis polyester dont le séchage n'est pas soumis à l'effet inhibiteur de l'oxygène de l'air :

a) modification des réactifs acides utilisés dans la synthèse des polyesters ;

b) modification des réactifs alcooliques ;.

c) modification des agents de réticulation (monomères) ;

d) introduction de polymères capables d'interagir avec les résines polyester ;

e) utilisation d'huiles siccatives ;

f) l'utilisation de polyesters à point de ramollissement élevé ;

g) introduire des cires ou autres additifs flottants dans les résines ;

h) protection de la surface du revêtement avec des films polyester ;.

i) séchage à chaud.

Modification des réactifs acides.

La production industrielle de vernis polyester à base d'anhydride tétrahydrophtalique a été récemment organisée. Ces vernis forment des films antiadhésifs qui sèchent bien à l'air et présentent une dureté, une rigidité et une excellente brillance. Dans le tableau 123 montre les formulations et propriétés typiques des polyesters synthétisés à l'aide d'anhydride tétrahydrophtalique.

TABLEAU 123.

Formulations de polyesters modifiés par de l'anhydride tétrahydrophtalique et propriétés des résines à base de ceux-ci

Réactifs de démarrage	Composition, taupe
Anhydride tétrahydrophtalique.... ......
L'acide fumarique....
L'anhydride maléique. .
Diethylene glycol.....
1,2-propylène glycol. . .
Dipropylène glycol....
Polyglycol E-200....

Propriétés des résines

Indice d'acide, mg KOH/g.......
Degré d'estérification, %
Viscosité Gardner à 20°C..........
Chromaticité Gardner. .
Densité à 25°C, g
Résistance aux rayures, g

Des films ont été préparés à partir de résines polyester de ce type, dans la formulation desquelles on a introduit de la glycérine, du tris-(2-carboxyéthyl)-isocyanurate ou une certaine quantité d'acide malique. Dans le tableau La figure 124 montre l'effet des réactifs répertoriés (modificateurs) sur la dureté des films réalisés à 25°C et 50 % d'humidité relative en présence de 1,5 % (en poids) d'une solution à 60 % de peroxyde de méthyléthylcétone et 0,021 % cobalt introduit dans la composition naphténate cobalt

TABLEAU 124.

Dureté Sward-Rocker des films à base de tétrahydrophtalates synthétisés avec divers additifs

À partir des données du tableau. 124, il s'ensuit que la dureté des revêtements à base de polyesters contenant des motifs tris-(2-carboxyéthyl)-isocyanurate est plus élevée que lorsqu'on utilise des résines des deux autres types.

Il est évident que tous ces modificateurs augmentent l'activité du polyester dans les réactions de formation de réseaux tridimensionnels. Il existe des informations dans la littérature selon lesquelles l'utilisation du glycérol dans la synthèse des tétrahydrophtalates est très prometteuse.

Les revêtements d'acier obtenus à partir des trois résines citées sont très élastiques ; Lorsqu'on utilise des polyesters modifiés par du glycérol et du tris-(2-carb-oxyéthyl)-isocyanurate, la flexibilité des revêtements sur aluminium est insuffisante, tandis que les revêtements fabriqués à partir d'une troisième formulation de résine se caractérisent par une bonne élasticité. Les films fabriqués à partir de celui-ci sont également supérieurs aux autres en termes de résistance aux chocs.

Il a été constaté que la modification du rapport polyester/styrène ou de la quantité et de la composition de l'initiateur et de l'accélérateur n'a pas d'effet significatif sur les propriétés des revêtements.

Au contraire, des différences significatives dans les propriétés des revêtements sont observées lorsque le polyester est substitué dans la formulation.

diéthylèneglycol 1,2-propylèneglycol ou dipropylèneglycol (voir tableau 123). Une modification du rapport des acides fumarique et tétrahydrophtalique a également une grande influence. Ainsi, la résistance aux rayures des films augmente avec l'augmentation de ce rapport et diminue avec l'introduction de propylène et de dipropylène glycol dans la composition du polyester d'origine.

Étant donné que la réactivité de l'anhydride tétrahydrophtalique dans les réactions avec le glycol est supérieure à celle de l'anhydride phtalique, le processus de polycondensation peut être effectué à des températures plus basses. Les films à base de polyesters modifiés par de l'anhydride tétrahydrophtalique sont plus durs et plus brillants que les films à base de phtalates.

Comme déjà mentionné, la littérature des brevets fournit des données sur la modification des propriétés des tétrahydrophtalates en introduisant du polyester de glycérol, de l'acide malique ou du tris-(2-carboxyéthyl)-isocyanurate dans la formulation (tableau 125).

TABLEAU 125.

Recettes de tétrahydrophtalates avec des modificateurs ajoutés et propriétés des résines basées sur ceux-ci

Réactifs de démarrage	Composition, taupe
Anhydride tétrahydrophtalique
L'acide fumarique
Diethylene glycol
G licerine
Acide de pomme
Tris-(2-carboxyéthyl)-isocyanurate
Propriétés
Indice d'acide, mg KOH/g
Degré d'estérification, %
Viscosité Gardner-Holt à 25°C
Densité à 25° C, g/m²
Chromaticité Gardner
Compatibilité maximale avec le styrène, %

Dans les trois recettes données. Dans le tableau, le rapport molaire de l'anhydride tétrahydrophtalique et de l'acide fumarique était de 1:1. Des modificateurs acides ont été introduits en une quantité correspondant à 0,5 g-équivalent de groupes carboxyle, et le rapport global des groupes carboxyle et hydroxyle était de 1 : 1,05. A partir des polyesters synthétisés, des solutions à 50 % dans le styrène ont été préparées et des films ont été obtenus en présence d'une solution à 1,5 % (60 %) de peroxyde de méthyléthylcétone et 0,021 % de cobalt, introduits sous forme de naphténate de cobalt.

Tous ces films ont passé avec succès le test de résistance aux rayures pendant 30 jours. Dans tous les cas, la résistance aux rayures des films a augmenté avec le temps. Le traitement thermique à 50°C a également eu un effet positif ; Dans le même temps, une grande durabilité des revêtements a été obtenue.

Riz. 42. L'influence du rapport des réactifs acides dans la formulation du polyester sur la résistance aux rayures des films fabriqués à partir de résines durcies. Les chiffres sur les courbes indiquent la teneur en styrène dans les solutions initiales.

Il a été constaté que la résistance aux rayures des revêtements augmente avec l'augmentation de la densité de réticulation de la résine (Fig. 42). Comme le montre la figure, dans les limites étudiées, les produits durcis à base de solutions de styrène plus concentrées ont une meilleure durabilité.

Le pouvoir collant des revêtements à base de polyesters à haut degré d'insaturation (teneur élevée en acide fumarique) disparaît plus rapidement que lors de l'utilisation de produits à faible degré d'insaturation, bien que les polyesters modifiés avec de l'anhydride tétrahydrophtalique se caractérisent dans tous les cas par la formation de substances non collantes. films.

Il est à noter que de tels revêtements ne présentent pas toujours une dureté et une résistance aux rayures satisfaisantes (tableau 126). Ainsi, les films produits à partir de polyéthers de diéthylèneglycol se caractérisent par une meilleure dureté et résistance aux rayures que les revêtements à base de polyéthers de 1,2-propylèneglycol. Le remplacement du diéthylèneglycol par du 1,3-butylène-, du 1,4-butylène- et du néo-pentylglycol, du 2-méthyl-2-éthyl-1,3-pentanediol ou du bisphénol A hydrogéné élimine le collant de la surface mais réduit la résistance aux rayures. des films.

TABLEAU 126.

Propriétés de surface des revêtements à base de résines polyester modifiées par de l'anhydride tétrahydrophtalique

Comme déjà indiqué, la résistance aux rayures des films obtenus à partir de solutions de tétrahydrophtalate augmente avec le temps et devient constante seulement 12 à 16 jours après leur application. Les valeurs maximales de dureté Svard-Roker sont généralement atteintes une semaine après l'application du film.

Les revêtements à base de tétrahydrophtalate sont supérieurs en termes de résistance aux rayures et aux chocs aux revêtements fabriqués à partir de résines polyester de qualité industrielle qui ne contiennent pas d'additifs cireux. Cependant, leur dureté leur est inférieure.

Modification des réactifs alcooliques.

Aux premiers stades de la recherche, pour obtenir des vernis dits « non inhibés », il a été proposé d'utiliser des types particuliers de diols, par exemple l'endo-méthylènecyclohexyl-bis-méthanediol (produit de la réaction de Diels-Alder) ou 4,4-(dioxydicyclohexyl)-alcanes. Ces composés ont été utilisés pour remplacer partiellement ou totalement les glycols conventionnels. Étant donné que les revêtements à base de tels polyesters se sont révélés insuffisamment durs et résistants aux rayures et à l'action des solvants.

Cependant, ils n’ont pas trouvé d’application industrielle. Beaucoup plus tard, en Allemagne et aux États-Unis, il a été établi simultanément que l'introduction de résidus d'éthers p-insaturés dans les polyesters entraînait une diminution notable de l'effet inhibiteur de l'oxygène atmosphérique sur le processus de durcissement des résines polyester.

La conséquence de cette découverte fut l'utilisation à cet effet d'une série d'éthers p, y-alcényliques d'alcools mono- ou polyhydriques. Il a été découvert qu'en remplaçant partiellement (dans les formulations de polyester) les glycols classiques par de l'éther de glycérol α-allylique, il se forme des produits à partir desquels des revêtements durs et résistants aux rayures peuvent être obtenus.

La présence d'un groupe allyle dans le polyester n'empêche pas en soi l'effet inhibiteur de l'oxygène atmosphérique sur le processus de durcissement. Pour rendre les polyesters non inhibiteurs, le groupe allylique doit être lié à un atome d’oxygène, formant une liaison éther.

Les résidus d'éthers d'alcool benzylique ont un effet similaire. Cette analogie est claire si l’on considère la structure de ces composés :

On découvrit bientôt que le durcissement des polyesters synthétisés à partir de polyalkylèneglycols n'était pas non plus inhibé par l'oxygène atmosphérique. Les revêtements à base de polyesters de ce type (l'acide fumarique était utilisé comme réactif insaturé) se distinguaient par leur résistance, leur élasticité et leur résistance aux rayures.

Ainsi, la présence d'un groupe éther dans les molécules de polyester détermine l'obtention de vernis « non inhibés ». En 1962, un rapport a été publié sur les polyesters synthétisés à l’aide de l’éther diallylique du triméthylolpropane. Le polyester a été obtenu par condensation de 214 % en poids. y compris l'éther diallylique de triméthylolpropane avec 74 en poids. parties d'anhydride phtalique jusqu'à ce que l'indice d'acide soit de 24. Le produit, visqueux à température ambiante, a été dissous dans du xylène, après quoi 0,03 % de cobalt siccatif a été ajouté à la solution. Ensuite, la capacité de séchage de la solution a été testée à l'aide du dispositif V.K. Drying Recorder (épaisseur de la couche de vernis - 0,038 mm). Les résultats des tests sont donnés dans le tableau. 127.

TABLEAU 127

Les films obtenus par le procédé décrit ci-dessus se caractérisent par une bonne résistance à la chaleur et aux rayons ultraviolets, une résistance à l'huile de paraffine et de bonnes propriétés d'isolation électrique. En l'absence de siccatif au cobalt, ces films ne sèchent pas longtemps.

Un brevet a récemment été déposé pour un procédé de production de polyesters séchant à l'air à base d'alcools aliphatiques contenant 2 à 7 groupes éther dans la chaîne. Le triéthylène-, le tétraéthylène-pentaéthylène-, l'hexaéthylène- et le pentabutylèneglycol sont utilisés comme réactifs alcooliques. L'utilisation de produits d'addition d'oxydes d'éthylène ou de propylène aux glycols mentionnés ci-dessus est également décrite (le rapport molaire oxyde : glycol va de 2 : 1 à 5 : 1).

mélanger 100 en poids. heures de la solution résultante avec 4 en poids. comprenant 50 % de pâte de peroxyde de cyclohexanone et 4 en poids. y compris une solution à 10 % de naphténate de cobalt et couler le film. Le durcissement du film commence au bout de 8 minutes et s'accompagne d'un fort effet exothermique.

Les couches minces durcissent complètement en 6 heures et peuvent être polies avec succès 8 heures après l'application du vernis. Les films obtenus sont élastiques et résistants aux rayures. Si un tel vernis est appliqué sur du bois et qu'une boule tombe sur le revêtement obtenu d'une hauteur de 1,5 m, une bosse apparaît à la surface, mais aucune fissure ne se forme.

L'utilisation d'éthers allyliques a été mentionnée ci-dessus.

L'introduction de résidus d'éther d'alcool allylique dans la chaîne latérale des réactifs alcooliques est réalisée selon la méthode de Williamson. Les composés les plus accessibles de ce groupe sont les éthers allyliques partiels d'alcools polyhydriques. L'une des caractéristiques les plus importantes des polyesters obtenus à l'aide de ces esters est la teneur en groupes allyliques latéraux. Jenkins, Mott et Wicker ont exprimé la « fonctionnalité » de ces polyesters par le nombre moyen de groupes allyliques par molécule.

La relation entre la « fonctionnalité allylique » et le poids moléculaire des polyesters d'anhydride maléique, de propylène glycol et d'éther monoallylique de glycérol est présentée ci-dessous :

Pour obtenir des vernis qui sèchent. l'air, il est nécessaire d'introduire dans la composition polyester une certaine quantité de résidus éther allylique, qui est déterminée expérimentalement. La présence de ces résidus sur la chaîne latérale du polyester signifie qu'une gélification peut se produire pendant le processus de polycondensation avant que le poids moléculaire optimal du produit ne soit atteint. La relation entre la teneur en groupes allyliques et le poids moléculaire auquel la gélification se produit est présentée dans le tableau. 128 en utilisant l'exemple d'un polyester synthétisé à partir de propylène glycol, d'éther monoallylique de glycérol et de quantités équimoléculaires d'anhydrides maléique et phtalique.

TABLEAU 128

		Poids moléculaire maximal du polyester pouvant être atteint sans gélification	"Fonctionnalité allyle" du polyester

Le poids moléculaire maximum réalisable ne peut pas être atteint. être augmenté en réduisant la teneur en anhydride maléique dans la formulation de polyester.

Les propriétés des films fabriqués à partir de résines contenant du styrène s'améliorent avec l'augmentation de la teneur en résidus d'éther allylique dans le polyester d'origine. Ainsi, lors du remplacement de 80 mol. Le % de propylène glycol avec du glycéride d'éther monoallylique produit des polyesters qui forment des films solides et résistants qui résistent aux solvants et aux rayures des ongles. Si dans la formulation polyester seulement 30 % du propylène glycol est remplacé par de l'éther allylique de glycérol, la surface du revêtement se raye facilement avec du papier de verre.

Il a été établi que pour obtenir des revêtements ayant une bonne brillance après polissage, il est nécessaire d'utiliser des polyesters contenant environ 0,15 mole d'éther allylique pour 100 g de polyester ; Pour obtenir une résistance élevée aux rayures des revêtements, des polyesters contenant au moins 0,33 mole du même composant sont utilisés.

De même, lorsqu'on utilise de l'éther diallylique de glycérol comme agent provoquant la terminaison de chaîne de polycondensation, des films bien polis se forment lorsque 0,3 mole de ce composé est ajoutée à la composition de polyester (pour 100 g de polyester).

Les revêtements anti-rayures sont fabriqués à partir de polyesters contenant 1,45 g-mol de résidus d'éther diallylique.

L'un des principaux obstacles à l'utilisation des éthers p,y-insaturés est la relative complexité de la synthèse des polyesters à partir de ceux-ci. Ceci est principalement dû au fait que les unités insaturées des chaînes principale et latérale ont tendance à copolymériser. De plus, lors de la polycondensation d'acides a, p-insaturés avec des diodes p, y-insaturées, le groupe éther peut facilement être détruit par des acides forts. Pour éviter cette réaction secondaire indésirable, des précautions particulières doivent être prises.

Récemment, la littérature des brevets a rapporté l'utilisation combinée d'un polyester classique et d'un polyester à base d'un acide insaturé, d'un diol saturé et d'un diol insaturé contenant des résidus éther p, y-insaturés :

Un exemple de tels étheralcools p,y-insaturés sont les éthers diallyliques mono-w du triméthyloléthane, du butanetriol, de l'hexanetriol et du pentaérythritol. On mentionne également l'utilisation d'acides dicarboxyliques contenant des groupes allyle, par exemple a-allyloxysuccinique et a,p-diallyloxysuccinique. Des polyesters de deux types, dont chacun contient des groupes insaturés d'une seule espèce, sont peu sujets à l'homopolymérisation, sont mélangés à température ambiante et on obtient ainsi une résine dont le durcissement n'inhibe pas l'oxygène de l'air.

L'une des caractéristiques les plus importantes des monomères solvants utilisés dans les compositions de peintures et de vernis est leur pression de vapeur. De ce point de vue, l'utilisation de styrène n'est pas souhaitable, car une quantité importante de styrène s'évapore des matériaux minces.

films, surtout avec des temps de séchage longs. Pour la fabrication de vernis polyester, il est conseillé d'utiliser des monomères peu volatils capables de copolymériser activement avec les maléates et fumarates en présence d'oxygène atmosphérique. La capacité des monomères à se mélanger aux polyesters pour former des solutions à faible viscosité est également d'une grande importance.

Les éthers polyallyliques répondent à ces exigences : ils se combinent bien avec les polyesters pour former des compositions à faible viscosité qui n'ont aucune adhérence en surface une fois durcies. De tels monomères entrent facilement en copolymérisation avec les polyesters et ne forment pas d'homopolymères dans ces conditions. Vous trouverez ci-dessous des données sur les températures qui se développent dans la masse des résines polyester au cours de leur processus de durcissement :

Les composés avec des groupes allyloxy copolymérisent facilement avec les fumarates. Ainsi, le p-allyloxyacétate forme des copolymères avec le fumarate de diéthyle à différents rapports de réactifs.

Il est intéressant de noter que l'acétate de p-allyléthyle ne copolymérise pas avec le styrène, et lorsque cet ester est introduit dans des résines polyester contenant du styrène, il ne réagit probablement qu'avec les groupements fumarate du polyester.

Les éthers polyallyliques peuvent être préparés à partir de dérivés de mélamine ou par estérification d'éthers allyliques de glycérol avec de l'anhydride phtalique. Bien que de tels monomères copolymérisent bien avec les fumarates, leur utilisation est dans de nombreux cas compliquée par le fait qu'ils forment des mélanges très visqueux avec les polyesters.

À mesure que la teneur en groupes allyle augmente, la capacité des résines à former des revêtements antiadhésifs s'améliore. Propriétés des films obtenus lors du durcissement.

des compositions constituées de trois parties de polyester et de deux parties de monomères polyallyles de différents types sont présentées dans le tableau. 129.

TABLEAU 129.

	qualité. monomère	Quantité. allylique. mol/100 2 résines	Résistance à scratch dans 18 heures	Il est temps jusqu'à.	Viscosité. monomère.
Éther diallylique de glycérol....
Éther diallylique d'acétate de glycérol
Éther tétraallylique bis-glycérine-tata.......
Ester octaallylique de tétraglycérol ester de l'acide pyro-mellitique.......

Jenkins, Mott et Wicker ont étudié l'effet de la quantité d'adipate de bis-glycérol d'éther tétraallylique sur les propriétés des revêtements polyester (tableau 130).

Les auteurs ont montré que la composition doit contenir au moins 40 % de monomère pour obtenir des revêtements durs résistants aux rayures. Cette quantité correspond à 0,35 g-équivalent de groupes allyliques pour 100 g de solution et est proche de la teneur optimale en groupes allyliques latéraux dans la chaîne polyester (voir section précédente).

Le fait que tout polyester insaturé puisse être rendu « non inhibé » en ajoutant le monomère approprié est d'une grande importance pratique.

En effet, il est beaucoup plus simple à injecter dans la résine. les monomères sont des éthers d'alcool allylique, qui modifient les chaînes polyester. Il existe des informations sur une diminution de l'effet inhibiteur de l'oxygène atmosphérique lorsque des monomères aromatiques contenant au moins deux radicaux isopropényle, par exemple le diisopropénylbenzène, sont ajoutés aux résines polyester. Cependant, ces composés à eux seuls ne sont pas suffisamment efficaces pour permettre au vernis de sécher à l'air libre afin de former une finition de haute qualité. Il convient également de noter que lors de l'utilisation de résines contenant du styrène, le rapport polyester/styrène peut être perturbé, notamment en raison de l'évaporation du styrène, ce qui réduit la profondeur de durcissement de la résine. A cet égard, il faut prendre en compte les pertes dues à l'évaporation, à la pénétration dans le support ou à la pulvérisation et introduire un excès de styrène dans la composition du vernis (5-10%). De plus, lors de l'utilisation du styrène comme monomère solvant, il convient d'utiliser des polyesters de poids moléculaire élevé.

Suppléments biologiques

Il a été découvert que la cire de paraffine peut être utilisée pour éliminer le caractère collant de la surface des revêtements en polyester. Il est soluble dans la résine d'origine, mais pendant le processus de durcissement, il en est presque complètement libéré, formant un film protecteur sur la surface du revêtement qui empêche l'effet inhibiteur de l'oxygène atmosphérique. Cette méthode d'obtention de revêtements antiadhésifs a été utilisée avec succès dans la production de résines polyester et de vernis. D'autres additifs « flottants » sont également connus, comme les stéarates, qui ne sont cependant pas aussi largement utilisés que la paraffine.

Généralement, des additifs de type cire sont introduits en une quantité de 0,01 à 0,1 % en poids. Une fois le revêtement sec (3 à 5 heures après son application), le film de paraffine est éliminé par broyage avec des matériaux abrasifs. Le polissage ultérieur du revêtement de base donne une surface semblable à un miroir. Le ponçage est un processus assez difficile, car les additifs ressemblant à de la cire obstruent le papier abrasif.

La nécessité d'opérations supplémentaires - meulage et polissage - est un obstacle sérieux qui complique l'utilisation des vernis polyester. Cependant, il n'est toujours pas possible d'obtenir des revêtements brillants à partir de résines contenant des additifs de type cire sans traitement supplémentaire. Il convient également de noter que les additifs flottants minimisent la perte de styrène par évaporation.

L'un des inconvénients des vernis polyester de ce type est la détérioration de l'adhérence des films à base d'eux sur le substrat en raison de la migration de cire ou de paraffine dans celui-ci.

La couche superficielle des revêtements devient trouble à mesure que la paraffine flotte ; Après le meulage et le polissage, ce processus peut se poursuivre, notamment sous l'influence de la chaleur ou d'une irradiation ultraviolette.

Une diminution de l'adhérence peut être évitée en appliquant d'abord un vernis ne contenant pas d'additifs cireux, puis après un certain temps, une solution de paraffine. Dans ce cas, la paraffine se trouve uniquement à la surface du revêtement.

L'introduction de petites quantités d'acétobutyrate de cellulose confère aux vernis la capacité de former des films antiadhésifs lors du séchage à l'air et présente de nombreux avantages supplémentaires :

a) empêche le ruissellement des surfaces verticales ;.

b) accélère la gélification ;.

c) empêche la formation de cavités et d'irrégularités ;.

d) augmente la dureté de la surface ;.

e) augmente la résistance thermique du revêtement.

Pour préparer des vernis non inhibés, de l'acétobutyrate de cellulose de faible poids moléculaire est ajouté au polyester à 150°C et, après sa dissolution complète, un monomère solvant est ajouté. Si le polyester est d'abord dissous dans le monomère, alors l'acétobutyrate est introduit dans la solution à environ 95°C ; dans ce cas, une perte de monomère (1-2%) due à l'évaporation est possible. L'acétobutyrate de cellulose améliore non seulement la qualité des vernis et revêtements, mais est également un épaississant et un régulateur de viscosité des vernis. Pour prévenir efficacement l'effet inhibiteur de l'oxygène, une couche de vernis à base de butyrate et de résine urée-formaldéhyde est parfois appliquée sur une couche de résine polyester fraîchement appliquée et non durcie. En obtenant un tel revêtement de surface immédiatement après l'application de la résine polyester, il est possible d'éviter un durcissement incomplet de la couche superficielle de la résine.

Une méthode pour éviter la gélification consiste à faire réagir le polyester à terminaison carboxyle avec une résine alkyde partiellement époxydée à base d'acides d'huile siccative. Ces composés réagissent à des températures relativement basses, ce qui empêche la réaction de Diels-Alder de se produire.

Des polyesters séchant à l'air sont également préparés en faisant réagir un diglycéride, un polyester à terminaison hydroxyle et un diisocyanate.

Cependant, ces produits sont peu utilisés, ce qui peut s'expliquer par les sérieuses difficultés rencontrées lors de leur production. Pour donner aux polyesters la capacité de sécher à l'air, il est nécessaire d'introduire dans leur composition une quantité importante de composés à base d'acides d'huiles siccatives. De plus, certains de ces produits ne copolymérisent pas bien avec les unités styrène ou maléate et provoquent une décoloration du film en vieillissant.

Une autre méthode pour obtenir des revêtements non collants consiste à utiliser des polyesters qui, même à l'état non durci, sont si rigides que les films à base de ceux-ci peuvent être polis sans obstruer le matériau de polissage.

Généralement, la dureté des polyesters et leur point de ramollissement sont interdépendants. Les polyesters ayant un point de ramollissement supérieur à 90°C conviennent pour la réalisation de revêtements antiadhésifs. La figure 6 montre que la température de ramollissement peut être augmentée de plusieurs manières. Par exemple, en utilisant des diols cycliques, tels que le cyclohexanediol, il est possible d'obtenir des polyesters présentant une dureté et un point de ramollissement accrus. Un effet similaire sur ces propriétés est exercé par l'introduction de groupes polaires dans la chaîne polyester.

Ainsi, en utilisant des composants appropriés ou en introduisant des groupes spécifiques dans les polyesters, leur température de ramollissement peut être considérablement augmentée.

Propylène glycol f--j- bisphénol A hydrogéné*. . . .

o-phtalique f-maléique

Un effet similaire sur les propriétés des polyesters est exercé par l'introduction de groupes amide en remplaçant partiellement les glycols utilisés dans la synthèse par de l'éthanolamine ou de l'éthylènediamine.

Cet effet a été observé par exemple dans le cas du remplacement plus ou moins important du propylène glycol par des amines lors de la synthèse de l'isophtalate maléinate de polypropylène glycol (le rapport molaire des réactifs acides est de 1 : 1).

En comparant l'effet de quantités équimoléculaires de monoéthanolamine et d'éthylènediamine sur la température de ramollissement des polyesters, nous pouvons conclure que l'éthylènediamine est plus efficace (tableau 132).

Habituellement, l'obtention de polyesters insaturés avec un point de ramollissement élevé n'est pas particulièrement difficile, mais les vernis à base de ceux-ci présentent un certain nombre d'inconvénients importants. Ainsi, les revêtements durcis, bien que durs, sont fragiles et sensibles aux solvants. En alternant refroidissement et chauffage, les films ont tendance à se fissurer. Ces inconvénients sont principalement liés aux pertes.

Des méthodes plus modernes de prévention de l'effet inhibiteur de l'oxygène atmosphérique, décrites dans les paragraphes précédents, permettent d'obtenir des revêtements de haute qualité sans augmenter significativement le coût des matériaux.

Protection des surfaces par films polymères.

Cette méthode consiste à protéger la surface de la peinture avec un film de cellophane ou de térylène et ainsi éviter l'effet inhibiteur de l'oxygène sur le durcissement des résines polyester. De plus, lorsque des films sont utilisés, il n’y a pas de perte notable de styrène due à l’évaporation. Cette méthode de protection de surface est également utilisée dans la fabrication de certains types de stratifiés et lors du durcissement de la couche externe de fibre de verre. Cette méthode ne présente pas d'intérêt pratique pour obtenir d'autres types de revêtements.

Durcissement "à chaud".

Les revêtements en polyester solides sont produits en durcissant des résines à des températures d'environ 100°C ou plus. Il n’est pas nécessaire d’utiliser des additifs spécifiques ou des types particuliers de polyesters. Pendant le processus de durcissement à haute température, des pertes importantes de styrène sont possibles, ce qui affecte négativement la qualité de la surface du revêtement. A cet égard, il est conseillé d'utiliser des résines contenant des monomères à haut point d'ébullition.

Il a été rapporté que certains vernis polyester cuits produisent des revêtements dont la dureté est comparable à celle des revêtements en résine alkyde mélamine. Ces vernis sont durcis par chauffage infrarouge à 100°C pendant 5 minutes. Il en résulte des revêtements brillants qui ne nécessitent pas de polissage particulier.

COPOLYMÉRISATION DE SYSTÈMES À DEUX COMPOSANTS.

Cette section traite des modèles de copolymérisation se produisant avec la participation de radicaux libres. Les radicaux libres peuvent être générés de diverses manières, notamment par décomposition thermique ou photochimique de composés tels que les composés organiques.

Comme l'ont montré des tests de copolymères avec du styrène de polyesters insaturés mélangés de glycols de faible poids moléculaire (éthylène glycol, di- et triéthylène glycol) et de polyéthylène glycol de poids moléculaire 17N0, la résistance à la traction diminue avec l'augmentation de la teneur en polyéthylène glycol dans la composition du polyester en raison de une diminution de la densité des liaisons croisées. Dans le même temps, l'élasticité des copolymères augmente fortement et, ayant atteint un maximum, commence à diminuer en raison d'une augmentation de l'interaction intermoléculaire des motifs polyester. Lors de l'utilisation de polyéthylène glycol d'un poids moléculaire de 600, la dépendance de l'allongement relatif du polymère sur la composition du polyester d'origine est monotone [L-N. Sedov, P. 3. Li, N. F. Pugachevskaya, Plast, masses, n° 11 , 11 (Chbb); Rapport à la 2e Conférence internationale sur la fibre de verre et les résines de coulée, Berlin, 1967]. - Environ. éd.

Les résines époxy et polyester sont thermodurcissables ; de ce fait, elles ne sont pas capables de revenir à l'état liquide après durcissement. Les deux compositions sont réalisées sous forme liquide, mais peuvent avoir des propriétés différentes.

Qu'est-ce que la résine époxy ?

La résine de type époxy est d'origine synthétique, elle n'est pas utilisée sous sa forme pure, un agent spécial, c'est-à-dire un durcisseur, est ajouté pour le durcissement.

Lorsque la résine époxy est combinée avec un durcisseur, on obtient des produits solides et durs. La résine époxy résiste aux éléments agressifs, elle peut se dissoudre lorsqu'elle est exposée à l'acétone. Les produits en résine époxy durcie se distinguent par le fait qu'ils n'émettent pas d'éléments toxiques et que le retrait est minime.

Les avantages de la résine époxy sont un faible retrait, une résistance à l'humidité et à l'usure et une résistance accrue. La résine durcit à des températures de -10 à +200 degrés.

La résine époxy peut être durcie à chaud ou à froid. Avec la méthode à froid, le matériau est utilisé à la ferme ou dans des entreprises où il n'y a aucune possibilité de traitement thermique. La méthode à chaud est utilisée pour fabriquer des produits à haute résistance capables de supporter de lourdes charges.

Le temps de travail de la résine époxy peut aller jusqu'à une heure, car la composition commencera alors à durcir et deviendra inutilisable.

Application de résine époxy

La résine époxy sert de matériau adhésif de haute qualité. Il est capable de coller du bois, de l'aluminium ou de l'acier et d'autres surfaces dépourvues de pores.

La résine époxy est utilisée pour imprégner la fibre de verre ; ce matériau est utilisé dans la construction automobile et aéronautique, dans l'électronique et dans la production de fibre de verre pour la construction. La résine époxy peut servir de revêtement imperméabilisant pour les sols ou les murs très humides. Les revêtements résistent aux environnements agressifs, le matériau peut donc être utilisé pour la finition des murs extérieurs.

Après durcissement, on obtient un produit durable et dur, facile à poncer. Les produits en fibre de verre sont fabriqués à partir de ce matériau et sont utilisés dans les ménages, dans l'industrie et comme décoration de pièces.

Qu'est-ce que la résine polyester ?

La base de ce type de résine est le polyester ; pour durcir le matériau, on utilise des solvants, des accélérateurs ou des inhibiteurs. La composition de la résine a diverses propriétés. Cela dépend de l'environnement dans lequel le matériau est utilisé. Les surfaces gelées sont traitées avec des composés spéciaux qui servent de protection contre l'humidité et les rayons ultraviolets. Cela augmente la résistance du revêtement.

La résine polyester a de faibles propriétés physiques et mécaniques par rapport au matériau époxy et est également peu coûteuse, c'est pourquoi elle est très demandée.

La résine polyester est utilisée dans la construction, la construction mécanique et l'industrie chimique. En combinant des matériaux en résine et en verre, le produit durcit et devient durable. Cela permet au produit d'être utilisé pour la fabrication de produits en fibre de verre, c'est-à-dire des auvents, des toits, des cabines de douche et autres. De plus, de la résine polyester est ajoutée à la composition lors de la fabrication de la pierre artificielle.

La surface traitée avec de la résine polyester nécessite un revêtement supplémentaire ; pour cela, un produit gelcoat spécial est utilisé. Le type de ce produit est choisi en fonction du revêtement. Lors de l'utilisation de résine polyester à l'intérieur, lorsque l'humidité et les substances agressives n'atteignent pas la surface, des gelcoats orthophtaliques sont utilisés. En cas d'humidité élevée, utilisez des agents isophtaliques-néopentyles ou isophtaliques. Les gelcoats sont également disponibles dans une variété de qualités et peuvent être résistants au feu ou aux produits chimiques.

Les principaux avantages de la résine polyester

La résine polyester, contrairement à la résine époxy, est considérée comme plus demandée. Elle possède également un certain nombre de qualités positives.

• Le matériau est dur et résistant aux produits chimiques.
• La résine a des propriétés diélectriques et une résistance à l'usure.
• Lorsqu'il est utilisé, le matériau n'émet pas d'éléments nocifs, il est donc sans danger pour l'environnement et la santé.

Lorsqu'il est combiné avec des matériaux en verre, le produit a une résistance accrue, dépassant même l'acier. Aucune condition particulière n'est requise pour le durcissement, le processus se déroule à des températures normales.

Contrairement au matériau époxy, la résine polyester a un faible coût, les revêtements sont donc moins chers. Dans les résines de type polyester, la réaction de durcissement a déjà commencé, donc si le matériau est ancien, il peut avoir un aspect solide et impropre au travail.

Travailler avec de la résine polyester est plus facile et le coût du matériau vous permet d'économiser sur les coûts. Mais pour obtenir une surface plus durable ou une liaison de haute qualité, un matériau époxy est utilisé.

Différences entre le polyester et la résine époxy, quelle est la meilleure ?

Chaque matériau présente de nombreux avantages et le choix dépend de la destination du produit utilisé, c'est-à-dire des conditions dans lesquelles il sera appliqué ; le type de surface joue également un rôle important. La résine époxy coûte plus cher que la résine polyester, mais est plus durable. La propriété adhésive de la résine époxy dépasse n'importe quel matériau en termes de résistance ; ce produit relie de manière fiable diverses surfaces. Contrairement à la résine polyester, la composition époxy présente un retrait moindre, des propriétés physiques et mécaniques élevées, une perméabilité à l'humidité moindre et une résistance à l'usure.

Mais contrairement à la composition polyester, la résine époxy durcit plus lentement, ce qui entraîne une production plus lente de divers produits, par exemple la fibre de verre. De plus, travailler avec de la résine époxy nécessite de l'expérience ou une manipulation soigneuse ; le traitement ultérieur du matériau est plus difficile.

Lors du durcissement exothermique, lorsque la température augmente, le matériau peut perdre sa viscosité, ce qui rend son travail difficile. Fondamentalement, la résine époxy est utilisée sous forme de colle, car elle possède des qualités adhésives élevées, contrairement au polyester. Dans d'autres cas, il est préférable de travailler avec de la résine polyester, cela réduira considérablement les coûts et simplifiera le travail. Lors de l'utilisation de résine de type époxy, il est nécessaire de protéger vos mains avec des gants et vos organes respiratoires avec un respirateur pour éviter les brûlures lors de l'utilisation de durcisseurs.

Pour travailler la résine polyester, aucune connaissance ou expérience particulière n'est requise : le matériau est facile à utiliser, n'émet pas d'éléments toxiques et est peu coûteux. La résine polyester peut être utilisée pour traiter diverses surfaces, mais le revêtement nécessite un traitement supplémentaire avec un agent spécial. La résine polyester ne convient pas au collage de divers matériaux, il est préférable d'utiliser un mélange époxy. Aussi, pour la fabrication de produits décoratifs, il est préférable d'utiliser de la résine époxy, elle possède des propriétés mécaniques élevées et est plus durable.

Pour fabriquer une composition à partir de résine polyester, il faut beaucoup moins de catalyseur, ce qui permet également d'économiser de l'argent. La composition polyester durcit plus rapidement que le matériau époxy ; en trois heures, le produit fini présente une élasticité ou une résistance à la flexion accrue. Le principal inconvénient du matériau polyester est son inflammabilité due à la teneur en styrène.

La résine polyester ne doit pas être appliquée sur un matériau époxy. Si le produit est fabriqué ou réparé avec de la résine époxy, il est préférable de l'utiliser pour une restauration future. La résine polyester, contrairement à l'époxy, peut rétrécir considérablement, il faut l'utiliser pour faire tout le travail d'un coup en deux heures, sinon le matériau durcira.

Comment bien préparer la surface pour le traitement ?

Pour que la résine adhère bien, la surface doit être correctement traitée, ces actions sont réalisées à l'aide de compositions époxy et polyester.

Tout d'abord, un dégraissage est effectué, pour cela divers solvants ou compositions détergentes sont utilisés. Il ne doit y avoir aucune tache grasse ou autre contaminant sur la surface.

Après cela, un meulage est effectué, c'est-à-dire que la couche supérieure est retirée et si la zone est petite, du papier de verre est utilisé. Pour les grandes surfaces, des rectifieuses spéciales sont utilisées. Retirez la poussière de la surface à l'aide d'un aspirateur.

Lors de la fabrication de produits en fibre de verre ou lors de la réapplication du produit, la couche précédente, qui n'a pas eu le temps de durcir complètement et présente une surface collante, est recouverte de résine.

Résultats

Il est beaucoup plus facile de travailler avec de la résine polyester, ce matériau permet de réaliser des économies, car il a un faible coût, il durcit rapidement et ne nécessite pas de traitement complexe. La résine époxy se caractérise par des propriétés adhésives à haute résistance et est utilisée pour couler des produits individuels. Lorsque vous travaillez avec, vous devez être prudent, le traitement ultérieur est plus difficile. Lorsque vous travaillez avec de tels composés, il est nécessaire de protéger vos mains et vos organes respiratoires avec des moyens spéciaux.

L'industrie chimique moderne produit de nombreux types de résines utilisées dans diverses industries et dans la production de matériaux composites. Parmi cette variété, les résines thermodurcissables époxy et polyester sont les plus activement utilisées.

Contrairement aux thermoplastiques, ils ne reviennent pas à leur état d'origine (liquide) sous l'influence de la chaleur après durcissement. Les deux résines ont une consistance liquide et sirupeuse, mais chacune possède un certain nombre de propriétés spécifiques.

Un composé oligomère synthétique qui n'est pas utilisé sous sa forme pure, mais uniquement avec un composant polymérisant (), en combinaison avec lequel la résine présente ses qualités uniques. Le rapport résine époxy/durcisseur a de larges limites.

De ce fait, les compositions finales sont variées et utilisées à des fins différentes. Ce sont à la fois résistants et durs, leur consistance ressemble au caoutchouc et leurs matériaux sont plus résistants que l'acier. La réaction de polymérisation est irréversible. La résine durcie ne fond pas et ne se dissout pas.

Champ d'application

Les matériaux époxy ont des possibilités d'utilisation illimitées. Traditionnellement, ils sont utilisés comme :

• agent d'imprégnation pour fibres de verre, fibre de verre, collage de surfaces diverses ;
• revêtement imperméabilisant de murs et de sols, y compris de piscines et de sous-sols ;
• revêtements chimiquement résistants pour la finition intérieure et extérieure de bâtiments;
• des produits qui augmentent la résistance et la résistance à l'eau du bois, du béton et d'autres matériaux ;
• matières premières pour les formes de coulée soumises à la découpe et au meulage dans la production de produits en fibre de verre dans l'industrie électronique, la construction, la maison et les travaux de conception.

Avantages et inconvénients de l'époxy

Les compositions polymères à deux composants, qui comprennent un durcisseur et une résine époxy, présentent de nombreux avantages indéniables, parmi lesquels :

• haute résistance des joints formés;
• degré minimum de retrait;
• faible sensibilité à l'humidité;
• paramètres physiques et mécaniques améliorés ;
• température de polymérisation comprise entre -10 et +200 degrés Celsius.

Le nombre illimité de variations des composés créés et les nombreuses caractéristiques positives n'ont pas rendu les résines époxy plus demandées que les résines polyester. Cela est dû aux inconvénients de ce polymère, tels que son coût. Cela est particulièrement vrai à l'échelle industrielle, lorsque la quantité de résine utilisée pour l'imprégnation est importante.

Pourquoi les résines époxy sont-elles nécessaires ?

Ce composé à deux composants est assez rarement utilisé comme matériau de construction, mais il existe des situations dans lesquelles il s'est révélé le meilleur. Aujourd'hui, il est presque impossible de trouver une meilleure composition adhésive que la résine époxy.

Il constitue un excellent revêtement protecteur et est recommandé pour le collage de divers matériaux. Ceux-ci incluent une variété d’essences de bois, des métaux comme l’acier et l’aluminium et toutes les surfaces non poreuses. Avec son aide, vous pouvez améliorer les performances des matériaux textiles, mais pas en cas de travail avec de gros volumes. Cette dernière est due aux coûts élevés.

Adhésif époxy

Une composition époxy spéciale avec une haute adhérence sur de nombreux matériaux, disponibles à la fois rigides et élastiques.

Si la colle est destinée à être utilisée exclusivement pour les besoins ménagers, il suffit d'acheter une composition qui ne nécessite pas le respect de proportions strictes. De tels « kits » sont vendus sous forme de résine de type froid et de durcisseur. Le plus souvent, ils existent déjà dans le rapport requis, qui peut varier de 100:40 à 100:60.

L’utilisation de ce type de colle ne se limite pas aux seuls besoins domestiques. La composition est activement utilisée dans une grande variété de domaines, y compris même dans la construction aéronautique. Les proportions et les types de durcisseurs sont différents. Tout dépend du but utilisé pour la colle.

Préparation de résines époxy et de colle

Le mélange de résine et de durcisseur lors de la création d'une solution adhésive en petites quantités ne nécessite aucune condition particulière. Un surdosage et un manque d'agent polymérisant sont acceptables. La proportion (standard) recommandée est de 1:10. Si la résine est préparée en grande quantité, par exemple pour être coulée dans un moule pour fabriquer des produits en fibre de verre, la sélection et le travail avec les composants doivent être abordés de manière responsable et prudente.

Lors de l'achat de résine et de durcisseur, il est nécessaire de clarifier leur fonction. La résine, s'il est nécessaire de préparer plusieurs kilogrammes de la composition, est préchauffée. Ce n'est qu'après cela que sont ajoutés des composants polymérisants et des plastifiants. La présence de vapeurs nocives émises nécessite le port d'équipements de protection individuelle. Le non-respect des règles de sécurité peut entraîner des brûlures et le développement de maladies respiratoires.

Temps d'utilisation de la résine époxy

Ce paramètre est le plus important lorsque l'on travaille avec des composés, car la période pendant laquelle ils restent visqueux ou liquides et conviennent au traitement a ses limites. Le « temps de travail » de la composition dépend de plusieurs facteurs qui doivent être pris en compte lors de la préparation du composé.

Le durcissement de certains composés se produit à une température de -10, d'autres - supérieure à +100 degrés. En règle générale, vous pouvez travailler avec la composition d'une demi-heure à une heure. S'il durcit, il deviendra inutilisable. Par conséquent, lors de la préparation des compositions, vous devez contrôler clairement à la fois la quantité de durcisseur et la température de la résine.

C'est un produit de l'industrie pétrochimique dont le composant principal est le polyester. Pour la polymérisation (durcissement), des composants tels que des solvants, des initiateurs, des inhibiteurs et des accélérateurs y sont ajoutés. La composition des résines polyester peut être modifiée par le fabricant en fonction de l'application spécifique.

Les surfaces durcies sont recouvertes d'une substance spéciale (gelcoat), qui augmente la résistance et la résistance du revêtement aux rayons ultraviolets, à l'humidité et à l'eau. Les propriétés physiques et mécaniques des résines polyester sont nettement inférieures à celles des résines époxy, mais en raison de leur faible coût, elles sont les plus populaires.

Domaine d'utilisation

La résine polyester est activement utilisée dans des industries telles que l'ingénierie mécanique, l'industrie chimique et la construction. La résine est particulièrement résistante lorsqu’elle est combinée avec des matériaux en verre dans l’industrie de la construction.

La combinaison de ces deux matériaux permet d'utiliser ce type de résine dans la production de fibre de verre, à partir de laquelle sont fabriqués des auvents, des toits, des cloisons murales, des cabines de douche et d'autres produits similaires à haute résistance et mécaniquement résistants. Ce type de résine est l’un des composants du processus de production de pierre artificielle, réduisant considérablement le coût des produits finis.

Revêtements en résine polyester

Les produits finis en résine polyester, étant donné leurs propriétés physiques et mécaniques pas les plus élevées, doivent être protégés avec du gelcoat. Le type de cette substance spéciale dépend de l’application du produit final.

Les produits qui ne sont pas exposés à un environnement chimique actif ou à l'eau et qui sont utilisés à l'intérieur sont recouverts de gelcoats orthophtaliques, et dans des conditions d'humidité élevée ou de climats difficiles, par exemple dans la construction navale, les piscines, les bains - isophtalique-néopentyle et isophtalique. Il existe des gelcoats spéciaux qui peuvent être résistants au feu ou avoir une résistance accrue aux composés chimiques.

Avantages du polyester

Les résines polyester, contrairement aux résines époxy, sont un matériau structurel plus populaire et, une fois durcies, elles présentent les avantages suivants :

• dureté;
• résistance aux environnements chimiques;
• propriétés diélectriques ;
• résistance à l'usure;
• absence d'émissions nocives pendant le fonctionnement.

En combinaison avec des tissus en fibre de verre, ils ont des paramètres similaires, et parfois même supérieurs, à ceux de l'acier de construction. La technologie de production simple et bon marché inhérente à ces résines est due au fait qu'elles durcissent à température ambiante, mais en même temps elles rétrécissent légèrement.

Cela élimine le besoin d’unités de traitement thermique encombrantes. Compte tenu de cela et du fait que les résines polyester coûtent la moitié du prix des résines époxy, le coût du produit final est faible. Tout cela rend l’utilisation de résines à base de polyester bénéfique tant pour le fabricant que pour l’acheteur.

Défauts

Les inconvénients des résines polyester incluent l’utilisation d’un solvant inflammable et toxique tel que le styrène pendant le processus de production. De nombreux fabricants ont cessé de l'utiliser. Par conséquent, lors de l'achat de résine, vous devez faire attention à la composition.

Un autre inconvénient de la composition est l'inflammabilité de la résine. Sous sa forme non modifiée, il brûle comme du bois dur. Pour résoudre ce problème, les fabricants introduisent des charges en poudre contenant du fluor et du chlore ou procèdent à des modifications chimiques.

Nuances de choix

Les résines polyester sont fournies dans une réaction de polymérisation « démarrée », c'est-à-dire qu'après un certain temps elles se transforment en un état solide. Et si vous achetez de la vieille résine, elle n'aura pas les propriétés et caractéristiques déclarées. De nombreux fabricants offrent une garantie de fraîcheur à leurs produits.

La durée de conservation des résines polyester est d'environ six mois. Si vous respectez les règles de conservation, par exemple conserver la composition au réfrigérateur sans la congeler, vous pouvez utiliser la résine tout au long de l'année. Évitez l'exposition directe au soleil et les températures ambiantes supérieures à +20 degrés.

Résines époxy et polyester

Travailler avec des résines polyester est beaucoup plus facile qu'avec des résines époxy et leur coût est inférieur. Cependant, lors du choix d'un matériau permettant un collage fiable de surfaces ou le moulage de produits décoratifs, il est recommandé de privilégier les composés époxy.