Les polyamides sont des matériaux d'ingénierie thermoplastiques aux caractéristiques mécaniques exceptionnelles qui sont largement utilisés. Néanmoins, des agents chimiques de durcissement sont fréquemment ajoutés aux polyamides afin d'améliorer encore leurs performances. En améliorant la ténacité, la résistance aux chocs et d'autres qualités mécaniques des polyamides, ces agents élargissent l'éventail des utilisations industrielles possibles des polyamides. L'objectif de cet article est de donner un aperçu complet des agents de durcissement les plus courants pour les polyamides, en couvrant leurs caractéristiques, leurs modes d'action et leurs impacts sur les propriétés des polyamides.
Agents de durcissement du caoutchouc
Pour accroître la ténacité des polyamides, on utilise fréquemment des agents de durcissement du caoutchouc, tels que les particules de caoutchouc à noyau en coquille. Ces agents sont composés d'une enveloppe compatible avec la matrice polyamide, entourant un noyau de caoutchouc. Les propriétés d'absorption d'énergie des particules de caoutchouc diffusent les contraintes et empêchent les fissures de se propager, améliorant ainsi la résilience des polyamides aux chocs et leur résistance aux fractures.
Les élastomères thermoplastiques (TPE) constituent une autre catégorie d'agents de renforcement utilisés dans les polyamides. Les TPE confèrent à la matrice polyamide souplesse, élasticité et ténacité en combinant les qualités des thermoplastiques et des élastomères. Ils se diffusent dans le polyamide pour améliorer la résistance du matériau à la déformation dans des conditions de charge dynamique, l'allongement à la rupture et la résistance aux chocs.
Nanoparticules
Les nanoparticules telles que les nano-argiles et les nanosilices ont suscité l'intérêt en tant qu'agents de renforcement des polyamides. En raison de leur grande surface et de leur rapport d'aspect élevé, ces nanoparticules peuvent renforcer la matrice polyamide et améliorer ses qualités mécaniques. Comme les nanoparticules créent un lien interfacial fort et empêchent les fissures de se propager dans le matériau, elles améliorent le module, la résistance et la ténacité des polyamides.
Renforts fibreux
Les polyamides peuvent être considérablement durcis par l'ajout de renforts fibreux, tels que des fibres de carbone ou de verre. En tant que composants porteurs de la matrice, ces renforts répartissent les contraintes et empêchent les fissures de se propager. Les renforts fibreux améliorent la solidité, la rigidité et la résistance aux chocs des polyamides, ce qui les qualifie pour des applications exigeantes.
Caoutchouc liquide et oligomères
Les caoutchoucs et oligomères liquides sont utilisés pour renforcer les polyamides. Le polybutadiène liquide et l'époxy liquide sont des exemples de ces matériaux. La ténacité et la résistance aux chocs de la matrice polyamide sont accrues par le mélange aisé de ces éléments à faible viscosité. Les caoutchoucs liquides et les oligomères améliorent la capacité des polyamides à dissiper l'énergie, évitant ainsi une défaillance catastrophique sous l'effet d'une charge d'impact.
Parmi les agents de durcissement qui réagissent chimiquement avec la matrice polyamide au cours du traitement pour générer une phase continue, on peut citer les copolymères de butadiène acrylonitrile terminés par un carboxyle (CTBN). En favorisant l'adhésion entre la matrice et la phase de dispersion, ces composés améliorent la résistance aux chocs et la ténacité des polyamides. Les applications soumises à de fortes contraintes sont un domaine dans lequel les agents de trempe réactifs excellent.
Les plastifiants sont des additifs utilisés pour augmenter la ténacité et la flexibilité des matériaux en polyamide. Les plastifiants améliorent la flexibilité et la résistance aux chocs du matériau en abaissant la température de transition vitreuse (Tg) de la matrice. Cependant, d'autres qualités telles que la résistance chimique et la stabilité dimensionnelle peuvent souffrir d'une teneur excessive en plastifiants.
Systèmes de trempe hybrides
Ces systèmes permettent d'améliorer les caractéristiques des polyamides en combinant plusieurs produits chimiques durcissants. Pour répondre aux besoins d'une application particulière, les particules de caoutchouc peuvent être associées à des nanoparticules ou à des renforts en fibres pour produire une combinaison de ténacité, de résistance et de rigidité. Les systèmes hybrides permettent d'optimiser les propriétés des polyamides dans une plus large mesure.
En résumé, les agents de renforcement sont essentiels pour améliorer les caractéristiques mécaniques des polyamides. Parmi les formes les plus courantes d'agents de renforcement des polyamides, on trouve les agents de renforcement du caoutchouc, les élastomères thermoplastiques, les nanoparticules, les renforts en fibres, les caoutchoucs liquides, les oligomères, les agents réactifs, les plastifiants et les systèmes hybrides. En comprenant les propriétés et le fonctionnement de ces agents, il est possible de concevoir et de mettre au point des matériaux polyamides de haute performance pour toute une série d'industries, ce qui accroît leur utilité dans les environnements difficiles.
Le W1A peut être utilisé à la fois comme agent de compatibilité et comme agent de durcissement. En tant que compatibilisant du nylon, il convient également aux alliages PA/PE et PA/PP, ce qui peut améliorer la ténacité de l'alliage. En tant qu'agent de durcissement du nylon, ses performances à basse température sont très supérieures, la résistance à l'impact du PA6+15%W1A à -40ºC peut être maintenue à 35-40% de l'impact à température ambiante.
