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Concept
Thermodurcissable
Résumé
La transformation d'un matériau thermodurcissable fait intervenir une polymérisation, laquelle est irréversible et conduit à un produit fini solide, généralement rigide. Ce dernier est infusible donc non transformable, ce qui empêche son recyclage.
Il est souvent préparé par réticulation, deux ingrédients, dont l'un est typiquement une « résine », réagissent sous l'action de la chaleur en présence de réactifs (catalyseur et accélérateur de polymérisation). La structure tridimensionnelle (réseau) formée, stable, présente une résistance thermomécanique et chimique.
Le mot thermodur est souvent utilisé par abus de langage à la place du mot thermodurcissable et désigne un réseau macromoléculaire tridimensionnel. Ce dernier résulte soit de la réticulation de polymères linéaires (monodimensionnels), soit de la polymérisation de monomères dont la valence moyenne est supérieure à 2 (en pratique, un mélange de monomères à 2 et d'accrochage est utilisé pour flexibiliser la structure).
Les précurseurs sont souvent des résines à l'état semi-liquide (pré-polymère). Pour le moulage, la résine est mélangée à des charges renforçantes (telles la fibre de verre) et/ou de remplissage (pour notamment baisser le coût : craie, farine de bois, talc).
Exemple de polymérisation d'une résine polyester insaturé :
résine + styrène (+ charges, additifs) + catalyseur, accélérateur (+ chaleur, pression dans un moule) → structure réticulée irréversible (pontage des chaînes : matériau solide rigide moulé).
La polymérisation peut se produire :
à température ambiante, après mélange ( système bicomposant : la résine et les réactifs sont mélangés au moment de l'emploi) ;
par chauffage (cuisson, généralement à partir de ) sous pression, ce qui augmente les cadences de production ;
en présence de l'humidité de l'atmosphère ambiante (colles à prise très rapide type Super Glue, certaines peintures et certains silicones) ;
par irradiation UV, électronique
La réaction chimique transforme la résine en « plastique » rigide, élastomère, par formation de nœuds (tri- et tétravalents) de réticulation et de pontages de chaînes.
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Concepts associés (28)
Matière plastique
vignette|Les matières plastiques font désormais partie de notre quotidien. Structure typique d'une formule : matière plastique = polymère(s) brut(s) (résine(s) de base) + charges + plastifiants + additifs. Les élastomères sont souvent classés hors des matières plastiques proprement dites. Une matière plastique (le plastique en langage courant) est un polymère généralement mélangé à des additifs, colorants, charges (miscibles ou non dans la matrice polymère).
Polyépoxyde
Les polyépoxydes, encore appelés polymères époxyde ou communément « époxy », sont des résines fabriquées par polymérisation de monomères époxyde avec un durcisseur (agent de réticulation) qui peut être à base d'anhydride d'acide, de phénol ou le plus souvent d'amine (polyamine, aminoamide) : ce sont des polymères tridimensionnels. Le représentant le plus connu des polymères époxyde est la colle Araldite. Leur première synthèse date des années 1940.
Réticulation
En chimie des polymères, la réticulation correspond à la formation d'un ou de plusieurs réseaux tridimensionnels, par voie chimique ou physique. Des liaisons chimiques (appelées ponts) entre les chaînes macromoléculaires sont créées. Les structures réticulées sont généralement préparées à partir de pré-polymères linéaires ou ramifiés de faible masse molaire (issus d'une polymérisation partielle), réticulés sous l'action de la chaleur en présence d'un catalyseur/durcisseur (agent réticulant).