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Concept
Curing (chemistry)
Résumé
Curing is a chemical process employed in polymer chemistry and process engineering that produces the toughening or hardening of a polymer material by cross-linking of polymer chains. Even if it is strongly associated with the production of thermosetting polymers, the term "curing" can be used for all the processes where a solid product is obtained from a liquid solution, such as with PVC plastisols.
During the curing process, single monomers and oligomers, mixed with or without a curing agent, react to form a tridimensional polymeric network.
In the very first part of the reaction branches of molecules with various architectures are formed, and their molecular weight increases in time with the extent of the reaction until the network size is equal to the size of the system. The system has lost its solubility and its viscosity tends to infinite. The remaining molecules start to coexist with the macroscopic network until they react with the network creating other crosslinks. The crosslink density increases until the system reaches the end of the chemical reaction.
Curing can be induced by heat, radiation, electron beams, or chemical additives. To quote from IUPAC: curing "might or might not require mixing with a chemical curing agent." Thus, two broad classes are (i) curing induced by chemical additives (also called curing agents, hardeners) and (ii) curing in the absence of additives. An intermediate case involves a mixture of resin and additives that requires external stimulus (light, heat, radiation) to induce curing.
The curing methodology depends on the resin and the application. Particular attention is paid to the shrinkage induced by the curing. Usually small values of shrinkage (2-3%) are desirable.
Epoxy resins are typically cured by the use of additives, often called hardeners. Polyamines are often used. The amine groups ring-open the epoxide rings.
In rubber, the curing is also induced by the addition of a crosslinker. The resulting process is called sulfur vulcanization.
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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).
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).
Thermodurcissable
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).