Materiaux composites a matrice organique - extrait

MATÉRIAUX COMPOSITES À MATRICE ORGANIQUE
1. Matrices spécifiques
aux composites
La formulation d’une résine thermodurcissable est constituée d’abord d’un polymère de base. Celui-ci est rarement utilisé seul ; il est modifié par des réactions
chimiques, des additions de produits organiques et minéraux. Ce besoin de formuler est commandé par la
complexité du rôle de la matrice, qui doit présenter des
propriétés très diverses.
Au cours de la mise en œuvre, la résine doit posséder
une bonne fluidité et une bonne compatibilité vis-à-vis du
renfort. On ajuste certaines propriétés physiques, principalement la viscosité et la mouillabilité et le plus souvent,
on doit passer par l’état intermédiaire de semi-produits
que l’on appelle état B. Ceci pour les BMC, SMC et préimprégnés.
Pendant la mise en service du composite, son comportement est commandé par certaines propriétés physiques,
chimiques et mécaniques de la matrice telles que :
• la tenue chimique aux solvants et à l’eau,
• la résistance à l’oxydation,
• la tenue thermique, depuis les températures cryogéniques jusqu’à des températures de 500 °C à 600 °C pour
certaines applications de courtes durées,
• la tenue au feu,
• certaines propriétés mécaniques pour lesquelles la
matrice joue un rôle en liaison avec le renfort.
En raison de la complexité du rôle de la matrice, le choix
résulte d’un compromis entre des impératifs technologiques d’une part, un niveau de performance et le coût
du composite final d’autre part. Ces impératifs entraînent
l’utilisation de quatre grandes familles de polymères :
• thermodurcissables :
– polyesters insaturés (UP),
– polyépoxydes (EP),
4
MATÉRIAUX COMPOSITES À MATRICE ORGANIQUE
– phénoliques (PF) et aminoplastes (UF),
• thermostables* :
– cyanates,
– polybismaléimides,
* Pour ces produits, les tonnages sont très faibles pour
des
applications
entre
200 °C et 300 °C.
– polyimides (PI),
– polyamidoimides,
• thermoplastiques (de grande diffusion) :
– polypropylène (PP),
– polyamides (PA),
– polyesters saturés (PET, PBT),
– polyoxyméthylène (POM),
• thermoplastiques (hautes performances) :
– polysulfone et polyéthersulfone (PSU et PES),
– polyéthercétone et polyétheréthercetone (PEK et PEEK),
– polysulfure de phénylène (PPS),
– polyétherimide (PEI),
• élastomères thermoplastiques ou réticulés :
– polyuréthannes : pour ces produits, le développement
se fait principalement avec le R.RIM et le SRIM (moulage
par réaction),
– silicones,
– caoutchoucs réactifs.
En ce qui concerne les procédés de fabrication, deux
approches sont pratiquées :
• La réalisation en une seule étape de la pièce finie à
partir des composants, matrices avec ses additifs et
fibres : c’est la méthode dite « humide ». Au cours de
cette opération, le transformateur réalise lui même l’imprégnation.
• La réalisation de semi-produits, dont la durée de vie est
fonction de la nature de la matrice. Ce semi-produit est
transformé ultérieurement. Dans le but d’automatiser et
de standardiser la production, l’orientation actuelle va le
plus souvent vers cette solution.
5