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1 - CHIMIE DES RÉSINES ÉPOXYDES

2 - PROPRIÉTÉS DES RÉSINES ÉPOXYDES

Article de référence | Réf : A3465 v1

Chimie des résines époxydes
Résines époxydes (EP) - Composants et propriétés

Auteur(s) : Pierre BARDONNET

Date de publication : 10 août 1992

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  • Pierre BARDONNET : Ingénieur ECAM (École Catholique d’Arts et Métiers), licencié ès Sciences - Ingénieur technico-commercial à la Société Ciba-Geigy France , Division Polymères

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INTRODUCTION

Le terme époxyde désigne une grande variété de prépolymères comportant un ou plusieurs motifs époxydiques qui, après polycondensation avec un durcisseur, conduisant à des produits thermodurcis dont les principales applications concernent le collage et les matériaux composites (matrice époxyde avec des renforts en fibre de verre ou de carbone).

Il s’agit de produits performants qui rentrent dans un très grand nombre d’applications, dont certaines sont d’un niveau technique incontestablement élevé :

  • industrie aéronautique et automobile (collages de structures et de panneaux) ;

  • industrie électrique moyenne et haute tension (surtout appareillage électrique) ;

  • électronique (enrobages de condensateurs, confection de circuits imprimés, etc.) ;

  • sport (skis, raquettes, arcs et flèches de compétition, cadres de vélos en carbone, roues lenticulaires...) ;

  • outillages (modèles à reproduire, maîtres modèles, boîtes à noyaux, etc.) ;

  • stratifiés et composites (nids d’abeilles, structures triangulaires, arbres de transmission, carrosseries de voitures de sport...) ;

  • revêtements résistant aux agents chimiques, réparation de fissures de barrages, etc.

Nota :

Le présent article décrit la chimie des résines époxydes et leurs principales propriétés. Les techniques de mise en oeuvre, les différents contrôles et les applications font l’objet de l’article Résines époxydesEP- Mise en œuvre et applications.

Les références bibliographiques, les fabricants de résines époxydes et leurs normes spécifiques sont donnés en .

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-a3465


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1. Chimie des résines époxydes

Historique

Les résines époxydes furent découvertes presque simultanément par le Suisse Castan et l’Américain Greenlee. Les auteurs anglosaxons désignent ces produits sous le vocable epoxy resins pour bien souligner que le groupe époxydique (un oxygène branché sur deux carbones consécutifs) constitue leur point commun. La notation abrégée, universellement adoptée, est EP .

En 1936, Pierre Castan, qui cherchait un matériau bien adapté aux prothèses dentaires, fit une découverte capitale : l’adjonction d’anhydrides d’acides à des composés époxydes déclenchait une réaction de polyaddition donnant naissance à des plastiques de haute qualité. Les premiers brevets furent déposés au profit de la Société de Trey Frères, dans laquelle travaillait Castan. La licence des brevets fut ensuite cédée à Ciba SA, à Bâle, qui entreprit un programme très poussé de recherche et de développement avant de lancer la première application industrielle des résines époxydes en 1946. Quarante ans plus tard, la marque déposée Araldite est devenue célèbre à l’échelle mondiale.

Aux États-Unis, vers 1939, le Dr Greenlee, de la Société Devoe & Reynolds, synthétisa des résines époxydes, de façon analogue à P. Castan, mais en obtenant des masses moléculaires plus élevées. Son invention, concrétisée par le dépôt de plusieurs brevets, était destinée à la préparation de résines époxydes pour revêtements de surface.

La chimie des résines époxydes fait intervenir deux étapes distinctes, et parfois même trois :

  • la préparation de la molécule de résine, qui est assurée par le fabricant de résine et qui aboutit à un monomère plus ou moins complexe, mais comportant toujours au moins un motif époxydique, sinon deux, trois, ou même quatre ;

  • éventuellement, une formulation par mélange ou une modification de cette molécule par réaction chimique : si cette opération n’est pas très complexe, elle peut être faite par l’utilisateur final (par exemple : incorporation d’une charge dans une résine ou un durcisseur), sinon par un formulateur spécialisé qui peut être le fabricant de résine (c’est notamment le cas de la...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - LEE (H.), NEVILLE (K.) -   Handbook of epoxy resins.  -  McGraw‐Hill (il s’agit d’un ouvrage fondamental, très bien documenté, et qui aborde presque tous les sujets) (1967).

  • (2) - TOMI (P.) -   Études thermocinétiques et physico‐chimiques pour la caractérisation d’une résine époxy thermodurcie. Application à l’enrobage de transformateurs secs à enroulements encapsulés.  -  Thèse présentée à la Faculté de Nice (1988).

  • (3) - FISCH, HOFMANN (Ciba) -   Die Makromoleculare Chemie.  -  Vol. XLIV-XLVI : Chemischer Aufbau von gehärteten Epoxydharzen (1961).

  • (4) - SCHMID, WEINMANN, ZOLLER -   Effets de la résine sur la résistance dynamique de stratifiés verre/époxydes et sur la tenue mécanique de structures bobinées.  -  Document Ciba (1965).

  • (5) - SCHMID, STIERLI (Ciba) -   Influences des charges et adjuvants sur les propriétés des résines époxydes durcies.  -  Plastiques Modernes et Élastomères, 18, nos 8 et...

NORMES

  • Matières plastiques. Détermination de la déformation à la chaleur (essai Martens). - T 51-070 - 3-74

  • Plastiques. Résines à l’état liquide ou en émulsions ou dispersions. Détermination de la viscosité Brookfield. - NF T 51-210 - 6-85

  • Plastiques. Polymères à l’état liquide ou en émulsion ou dispersion. Détermination de la viscosité au moyen d’un viscosimètre rotatif à gradient de vitesse de cisaillement défini. - NF T 51-211 - 8-92

  • Résines de polyesters et d’époxydes. Détermination du retrait global en volume. - NF T 51-501 - 12-76

  • Plastiques. Résines d’époxydes. Désignation. - NF T 51-520 - 12-78

  • Plastiques. Durcisseurs et accélérateurs pour résines d’époxydes. Désignation. - NF T 51-521 - 11-80

  • Composés d’époxydes. Détermination de...

1 Fabricants de résines

Ciba‐Geigy (marque : Araldite ).

Dow Chemical Co. (marques : DER et DEN ).

Dow France.

Shell Chemical Co. (marques : Epon, Eponol, Epikote ).

Shell Chimie.

UCC (Union Carbide Corp. Plastics Division) (marque : Unox ).

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