Propriétés des résines époxydes

[stratuss94]

Bonjour, il existe de nombreuses molécules comportant le groupe époxyde, cependant, toutes ne sont pas des résines. Je me demande donc quelles particularités les molécules époxydes doivent-elles comporter pour faire office de résine ?
Le DGEBA est la résine époxyde la plus classique et comporte au sein de la molécule 2 groupes époxydes. Est-ce qu'une molécule contenant plus de groupes époxydes formera une résine plus solide ? Ainsi, est-ce qu'une huile contenant beaucoup de liaisons C=C, une fois époxydée formera une résine aux propriétés mécaniques intéressantes ?
Merci
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[40CDV20]

Bsr,
En fait si on a la sagesse de rester en surface c'est assez simple
Effectivement, le DGEBA (diglycidyéther du bisphénol A ) est incontournable au simple motif que ce sont les toutes premières résines commercialisées. Mais pas "has been" pour autant, car c'était encore fin des années 90, plus de 95% du tonnage planétaire. Typiquement la famille de cette bonne "Araldite F", et selon la valeur moyenne de l'indice n la macromolécule est plus ou moins longue et produit des résines fluides, visqueuses et solides. A l'époque le mécanisme réactionnel était bien expliqué, à savoir que ce sont les groupes époxydiques d'extrémité de chaîne qui "portent" la réactivité.
Bien entendu il existe d'autres molécules portant des groupes époxydiques, à ceci près que généralement( à l'époque) elles se caractérisaient par des chaines courtes tels le crésylglycidyéther et autre diepoxyethyl-1.2 benzène. De mémoire, dans le fameux système de stratification Ciba (des premiers radômes performants pour ADC), LY556-HY 951/HY 956, le diluant réactif DY 021 était composé à partir des pré-cités.
Cdt

[stratuss94]

Concernant les résines type DGEBA, existe-t-il un moyen de les obtenir à partir de bisphénol mais sans le traiter à l'épichlorhydrine ou autre composée halogéné ?

[ecolami]

Concernant les résines type DGEBA, existe-t-il un moyen de les obtenir à partir de bisphénol mais sans le traiter à l'épichlorhydrine ou autre composé halogéné ?

Bonsoir,
NON ce n'est pas possible.

[A voir en vidéo sur Futura]

[stratuss94]

Mais quel est le lien entre le nombre de groupes époxydes dans la molécule et les propriétés de la résine une fois durcie ?
Un nombre plus élevé donnera-t-il une résine plus dure ? ou un autre paramètre ?

[ecolami]

Tu ne pose pas comme il faut le problème. Si la résine prépolymerisée comporte des molecules avec trois ou plus groupes époxyde elle formera une résine thermodurcissable qui ne pourra pas fondre. La plupart du temps l'époxyde départ est partiellement polymérisée et cela explique la viscosité. Le prépolymère contient encore des extremité époxy actives.
Dans le cas général ou le produit de départ compte 2 groupes époxydes cela donner une matière thermoplastique.
la dureté de la résine dépend de plusieurs paramètres: si tu as une chaine carbonée droite avec des groupes époxy aux extrémités la résine formée sera trés differente de celle obtenue au départ de BisPhénol A et épichlorhydrine. Je ne sais pas si elle sera plus dure ou plus souple, je pense plus dure.
La nature du durcisseur importe aussi puisque ce sont des amines et qu'elles se couplent avec l'époxy. Une diamine avec chaine droite et amine aux extremité donnera une résine différente d'une amine a chaine courte et ramifiée. Un mauvais choix d'amine ou de dosage donnera une résine qui jaunira beaucoup, et qui sera sensible à l'eau (par dissolution de l'excès d'amine!)

bref en jouant sur le type d'amine et l'époxy de départ on multiplie a l'infini les possibilités. C'est d'ailleurs pour ça que si on cherche une solution technique avec ces résines il faut confier le travail au labo d'un fournisseur de résine qui saura vous conseiller au mieux.

[40CDV20]

Bsr,

Mais quel est le lien entre le nombre de groupes époxydes dans la molécule et les propriétés de la résine une fois durcie ?
Un nombre plus élevé donnera-t-il une résine plus dure ? ou un autre paramètre ?

Je suis assez de l'avis d'Ecolami c'est moyennement bien formulé ? Il n'est pas utile de pouvoir disposer de n groupes époxydiques pour cela, il suffit d'ajuster le couple R/D pour satisfaire ses envies.
Si le gros du bataillon est identifié on dispose néanmoins de plusieurs types de molécules portant des groupes époxydiques. Hors les deux précisés qui sont d'application assez restreinte, on note le bisphénol F (bis phénol-formol), c'est du DGEBA dont les radicaux CH3 sont remplacés par des H. Globalement ça conduit à des résines fluides avec une caractéristique thermique sauvegardée. On peut parler également des phénol-novolaque, les crésols novolaque (la chaîne composée de groupes méthylènes par réaction avec l'épichlorhydrine permet d'obtenir des groupes époxydiques au niveau de chaque noyau phénol ou crésol.
Était ce là la question ?
Ou s'agit il des résines tri et tétrafonctionnelles (beaucoup plus récentes) possédant plusieurs fonctions époxydiques et qui permettent des tenues thermique de composites à près de +250°C (c'est à dire équivalent aux résines BMI (dont soit dit en passant est réalisé le réservoir d'huile du turbomoteur GE 90).
Ou était ce là la question ?
Cdt

[stratuss94]

merci
Effectivement vous avez répondu à ma question.
Si j'ai bien compris, toute molécule comprenant des groupes époxydes peut avoir de nombreuses propriétés différentes en fonction du durcisseur utilisé.
Cependant en fonction de la nature de la molécule portant ces groupes ( aromatique/aliphatique, phénol, acide gras...), la résine n'aura pas la même résistance chimique où thermique et sera plus ou moins durable.

[40CDV20]

Bjr,
Tout à fait, ce qui fait que la mise en oeuvre et applications des résines Epoxy requiert de véritables compétences (ce qui n'est pas mon cas !)
Cdt

[Tawahi-Kiwi]

NON ce n'est pas possible.

T'es certain?, je dis cela juste parce que certains epoxydes que l'on utilise pour certaines applications analytiques en science de la Terre necessitent une resine sans chlore (sans chlore voulant dire sous, ou au pire aux environs du ppm). Ma seule maniere de reconcilier le commentaire de stratuss94 et le tien serait un composé fluoré. Serait-ce le cas?

T-K

[stratuss94]

Il me semble qu'il est possible d'obtenir les résines de type glycidyléther ( comme le DGEBA ) par allylation de ce dernier avec du chlorure d'allyle
ou par allylation avec de l'alcool allylique en présence d'un catalyseur de palladium. Ensuite, par oxydation des doubles liaisons C=C du radical allyle, on obtient le monomère époxyde.
Cette méthode (la deuxième ) est relativement coûteuse et complexe mais permet de s'affranchir du chlore.
Commentaire à confirmer étant données mes maigres compétences en matière de réactions chimiques ( je sors de 1ere s )

[ecolami]

Bonjour,
Ok, il est donc possible d'obtenir des résines époxyde sans passer par l'épichlorhydrine. C'est simplement plus cher.
Quand je triais des produits chimiques dangereux (ou polluants) je n'ai jamais vu d'époxydes issus de la synthèse allylique. J'ai trié pendant 37 ans.
D'ailleurs, bizarrement, on sait fabriquer des huiles époxydées mais elles ne servent pas a faire des résines.

[stratuss94]

Si les huiles époxydées ne sont pas utilisées comme résines, est-ce parce-qu'elles ont de mauvaises propriétés mécaniques ?
Je suppose qu'elles sont chimiquement plus fragiles que celles issues de phénols.
Hormis cela, pensez vous qu'il serait possible d'obtenir des propriétés mécaniques similaires au DGEBA avec des huiles époxydées ou bien la molécule de départ ( acide gras insaturé dans ce cas ) ne convient pas du tout ?

[ecolami]

Si les huiles époxydéee ne sont pas employée pour les résines c'est qu'elles ne conviennent pas. Elles servent de stabilisant pour le PVC polyvinylechlorure, accessoirement de plastifiant. Quand le PVC se décompose (avec les UV) il libre du HCl qui est capté par l'époxyde pour former une chlorhydrine neutre.

[40CDV20]

Bjr Ecolami et Stratuss94,
Je ne me suis jamais réellement intéressé à ces "huiles" pour de "bonnes" raisons. Je ne suis pas un "vertécobio déjanté", mon business ne intéressait pas à ces options alternatives, faisait dans le high-tech et ne manquait pas d'argent. Par ailleurs, de part la qualité requise ces huiles sont toutes quasi alimentaires, ce qui comme situation se rapproche de la fabrication des biocarburants avec des plantes comestibles quand une partie de la populace planétaire ne mange pas à sa faim ?
Sans compter que la dérive n'a pas traînée, des généticiens se sont penchés sur l'affaire afin que les plantes sélectionnées produisent en quantité les bons acides gras.
Il existe quelques productions pilotes et quelques applications dans les polymères, les polyéthers, les polyesters et surtout les polyuréthanes. Pour ce dernier, on trouve des applications élastomériques dans l'amélioration des sols, drainage, adhérence, amortissement,...dans les parcs et jardins municipaux par ex.
Mais à ma connaissance, peu ou pas d'application technique de systèmes formulés avec des "polyols bios",....
Cdt

[stratuss94]

Effectivement ces huiles ne sont apparemment pas du tout utilisées comme résines.
Je suis d'accord avec toi 40CDV20, ces huiles issues de matières alimentaires n'ont pas leur place en tant que matériaux étant donné la situation actuelle.
Merci pour vos réponses !