L'essentiel pour comprendre et entretenir par Philippe Morel (1/3)

Les résines et leur chimie de réactions

Au début de la chimie, il y a les atomes , c'est la plus petite partie de ce qui nous intéresse. 

Ils nous entourent à chaque instant, ils sont à l'origine de la vie et de son évolution. 

Nombre de sciences les utilisent pour progresser ( Chimie , Biochimie , Pharmacie , Biologie etc ..) et les atomes sont à la base de toute la chimie organique.

L'hydrogène avec un seul bras. L'oxygène avec deux bras. L'azote avec trois bras. Le carbone avec ses quatre bras. Le silicium avec ses quatre bras mais une chimie particulière/

Réaction chimique : interaction entre deux ou plusieurs composés chimiques 

Monomère : composé chimique comportant une ou des fonctions réactives 

Polymère : résultat ou macromolécule constituée de la répétition de nombreuses sous-unités eg. monomère 

Polymérisation : réaction entre monomères conduisant à l'obtention d'une macro molécule 

Polycondensation ; réaction de composés moléculaires chimiques différents 

Poids moléculaire : addition de l'ensemble du poids des atomes composants un composé organique 

Polyuréthane : résultat d'une polycondensation entre isocyanate et hydroxyle 

Construire une résine , c'est assembler des atomes pour en faire des molécules complexes dont la structure correspondra aux besoins des usagers. 

L'assemblage de ses molécules par les différentes réactions chimiques , oriente les produits vers l'obtention de grosses molécules appelées polymères . 

Ces polymères ont une structure et un poids appelés ''poids moléculaire'' 

Pour finir , ce poids moléculaire est obtenu par différentes réaction que l'on appelle séchage , réticulation , polymérisation , polycondensation etc ...... 

Les atomes et leurs bras peuvent êtres assemblés , leurs bras sont des liaisons , on ne peut ni en augmenter ni réduire le nombre sur chacun d'entre eux , juste les orienter ou quelque fois les tordre pour construire . 

Sur nos bateaux nous côtoyons en construction ou en entretien deux grandes familles de polymères : 

Les polymères thermoplastiques ( principalement monocomposant ) 

Les polymères thermodurcissables qui comme leur nom ne l'indique pas , sont issus d'une réaction chimique ( généralement exothermique ) . 

Le poids moléculaire d'un polymère s'étend :

Pour les polymères thermoplastiques : de 20000 à 100000 g/môle

Pour les polymères thermodurcissables : de 300000 à 1000000 g/môle 

• Les résines thermoplastiques utilisées comme base dans les peintures ou les colles sont des polymères de faibles masses molaires (de 2000 à 10000 voir 15000 g/môle ) 

• Ces petites molécules n’ont pas de bonnes propriétés physico- chimiques 

• Pour améliorer les performances on fait appel à des réactions chimiques pour transformer ces petites molécules en macromolécules tridimensionnelles 

• La structure des polymères ( bi , tri , poly dimensionnelles ) dessine leur performances techniques ( résistance mécanique , adhérence , souplesse , stabilité dimensionnelle etc ....)

Passage de l'état liquide à l'état solide : les réactions chimiques 

Le jeu consiste à faire passer un produit , de l'état liquide avec un poids moléculaire relativement léger , à un poids moléculaire et donc une structure beaucoup plus lourde donc plus solide . 

La polymérisation d'un polyester insaturé , c'est le développement répétitif d'un monomère aboutissant à une macromolécule pluridimensionnelle .

La polycondensation d'un époxy , d'un polyuréthane , c'est l'addition de molécules pré choisies aboutissant à une macro molécule pluridimensionnelle.

Le séchage chimique d'une résine alkyde c'est une réaction utilisant une molécule conçue pour réagir avec un élément extérieur ( l'oxygène de l'air ) , pour aboutir à une macromolécule pluridimensionnelle

Polymérisation radicalaire du styrène monomère

On remarque que le développement de la molécule de styrène se répète en 2 dimensions Pour obtenir une résine solide , on '' structure '' ce développement en insérant des macromolécules polyester ( anhydride phtalique + polyols ) qui vont offrir des possibilités de développement tridimensionnelle . 

Les chimistes ont donc développé différentes formules qui s'adaptent aux besoins différents des utilisateurs ( polyesters orthophtalique, isophtalique , vinyl-ester , phénoliques , imides etc .....)
Il reste cependant les doubles liaisons du noyau styrénique , fragiles à l'agression des UV 

Qualité et défauts d'une polarisation radicalaire 

Le styrène monomère et le polymère de base ( phtalique , isophtalique , vinyl ester etc ... ) comportent tous des noyaux aromatiques fragiles aux UV . 

Il est difficile de bien contrôler le développement du polymère car c'est une réaction anarchique dans ses 3 dimensions 

Le développement moléculaire s'accompagne de phénomènes induits indésirables ( retrait et conséquences du retrait comme les diminution de l'adhérence , inhibition de la réaction par l'oxygène de l'air , manque de souplesse du polymère etc ... ) 

Les conséquences impactent clairement la mise en œuvre pendant la stratification ( obligation de fibres enzimées ) 

Les conséquences impactent aussi les utilisations en réparation , joints congés , reprise de stratification , présence du styrène monomère agissant comme un solvant 

Principale qualité : le prix modique d'une chimie simple 

Nombreuses formulations possibles ( gelcoat , choucroute , mastics , apprêts etc ... 

L'adhérence étant le point faible du polymère , il faut absolument veiller à créer les conditions naturelles d'une bonne adhérence 

Conditions de travail ad hoc ( humidité , température , ) 

Nature du support favorisant l'adhérence ( bois , matériaux compatibles ) 

Respect des conditions de réaction ( dosage , effet de masse , reprise de stratification etc ... ) 

Le polymère obtenu doit être protégé ( gelcoat , peintures ) 

Avec un peu de pratique , on peut facilement renforcer des éléments d'accastillage fragile ( renforcement de la base ABS des toilettes ) , renforcer les parties faibles d'un bateau ( point d'amure d'une trinquette ) 

Avec un peu plus de pratique on entre dans la possibilité de construire nombre de pièces plastiques , des capots de protection etc...

Polycondensation époxy / amine ou polyamide

C’est la réaction entre les groupements oxyrane de l’époxy et les hydrogènes mobiles du type amine ou amide 

On remarque la présence des doubles liaisons fragiles aux UV mais les performances mécaniques sont bien présentes d’où l'utilisation . 

Construction marine nécessitant des résistances mécaniques Réparation et construction par collage

Peintures

Les époxy 

Si la polymérisation permet de construire et de réparer , il existe des limites techniques de performances . 

On a , ainsi , adapté les possibles réactions époxy , au besoins de la construction et de la réparation nautique 

Les apports techniques de la réaction époxy : 

Il s'agit d'une polycondensation au lieu d'une polymérisation donc : 

Contrôle de la forme et de la taille des polymères obtenus ( poids moléculaire ) 

Adaptation du polymère résultant aux besoins de performances mécaniques 

Qualité et défauts de la réaction de polyaddition des époxy

Une polycondensation permet un choix de structure de macromolécule plus précis , donc plus performant 

La présence de la fonction époxy apporte des performances mécaniques et chimiques définies lors du choix des composants . 

Les éléments de choix sont : viscosité ou poids moléculaire de la résine , réactivité du type de durcisseur choisi , réactivité en fonction de la température de réticulation 

Réaction plus contrôlable même si plus sensible à des éléments extérieurs 

Mouillabilité et imprégnation plus facile des supports Adhérence renforcée par les liaisons hydrogènes 

Souplesse et solidité des liaisons époxy Solidité chimique de ces mêmes liaisons 

Qualités et défauts d'une polycondensation époxy 

Qualités : 

Macromolécule bien adaptée à une construction structurelle soignée avec des performances mécaniques élevées 

Résistance chimique élevée 

Adaptabilité du choix des composants aux besoins identifiés 

Adaptabilité élevée à l'utilisation des nouvelles matières premières , mise en peinture facile  

Défauts 

Dangerosité des composants ( amine , bis phénol etc .. ) Prix des composants
Sensibilité aux UV 

Mise en œuvre plus délicate que les polyesters ( cinétique de réaction , cinétique de viscosité , maturation )

Réalisation d'une barre franche en lamellé bois / fibre de carbone recouverte d'une tresse carbone : coût 50 €

Megan wrote
Hi Bob. What time will be the meeting ?
Hi Megan. It's at 2.30PM
Megan wrote
Will the development team be joining ?
Yes sure. I invited them as well
2:30PM
Megan wrote
Noted. For the Coca-Cola Mobile App project as well ?
Yes, sure.
Please also prepare the quotation for the Loop CRM project as well.
3:15PM
M
Megan wrote
Noted. I will prepare it.
Thanks Megan. I will see you later.
Megan wrote
Sure. See you in the meeting soon.
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