Polyépoxyde

Pour les articles homonymes, voir Époxy.

Époxy
Structure d'un pré-polymère non modifié n correspond au nombre de sous-unités polymérisées pouvant aller de 0 à environ 25.
Propriétés optiques
Indice de réfraction	$n^{ 20 }_{ }$ 1,55–1,65
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Les polyépoxydes encore appelés polymères époxyde, ou époxy, sont fabriqués par polymérisation de monomères époxyde avec un agent de réticulation (appelé parfois durcisseur) qui peut être un anhydride d’acide, un phénol, ou le plus souvent une amine : ce sont des polymères bicomposant.
Le représentant le plus connu des polymères époxyde est la colle Araldite.
Leur première synthèse date des années 1940. Environ 830 000 tonnes d’époxydes sont chaque année produits dans le monde.

Les résines époxy durcissent (irréversiblement) sous l'effet de la chaleur (on les dit thermodurcissables) ou par adjonction d'un catalyseur (durcissant). On peut y ajouter divers additifs, diluants, solvants, pigments, charges, plastifiants, extendeurs, stabilisateurs, etc.

Dotées d'un fort pourvoir sensibilisant, elles sont l'une des causes les plus fréquentes d'eczéma allergique d'origine professionnelle.

Chimie

Les résines époxy contiennent au moins deux groupes, très réactifs dits oxyranes ou groupes époxydes, généralement obtenus en faisant réagir d'épichlorhydrine avec un diol sous la forme d'un éther glycidylique. Dans plus de 75 % des cas on fait réagir de l'épichlorydrine avec du bisphénol A

Usages

Les polyépoxydes sont couramment utilisés comme colles (la plus connue étant l'Araldite) ou peinture. Leurs propriétés chimiques les rendent utiles dans le domaine alimentaire comme dans celui de la construction.

En effet, une fois « sec », un film de résine époxy ne réagit pratiquement plus avec les aliments et l'oxygène (premier facteur de dégradation des aliments transformés), il agit donc comme une barrière étanche. Une fois « sec », il devient rigide et conserve sa forme, ce qui permet de l'utiliser pour renforcer les contenants qui en sont enduits.

De plus, lorsqu'il polymérise, il réagit chimiquement avec de nombreux matériaux organiques ou minéraux. Cette réaction en fait une colle ayant un bon facteur de traction en présence de maints matériaux (bois, verre, porcelaine, métal...).

Quelques exemples d’utilisation :

• Navigation aérienne et spatiale

Les époxy sont utilisés dans la fabrication d’éléments structurels pour les avions, les fusées et les satellites.

• Construction

Il existe des revêtements de sols en époxyde.

• Chimie

Les citernes de stockage, les tuyauteries et les pipelines ou leur revêtement intérieur et/ou extérieur sont fabriqués avec des polymères époxyde.

• Électricité

Les époxydes sont beaucoup utilisés dans les installations électriques, telles que les transformateurs, les turbines et les interrupteurs. Ils sont également destinés aux couches de protection et de confort pour les appareils ménagers, tels les machines à laver le linge et les lave-vaisselle.

• Électronique

L’électronique fait un usage intensif de ces polymères pour la réalisation des circuits imprimés, de même que pour l’encapsulage et l’habillage de composants électroniques. Ils jouent un rôle important dans l’informatique : toutes les cartes pourvues de composants électroniques en sont formées. Quant aux composants électroniques mêmes (puces, mémoires, …), ils sont aussi recouverts d’époxydes.

• Transport

Diverses pièces de voitures, telles les coiffes des distributeurs de courant et les ressorts à lames, sont fabriquées à l’aide d’époxydes. Il en est de même pour des carrosseries entières de voitures de course, ainsi que pour la coque de vedettes.

• Alimentation et boissons

Les cannettes pour boissons, de même que les réservoirs de stockage et les fûts à vin, à bière ou destinés à d’autres denrées, sont pourvus, à l’intérieur, d’une couche d’époxyde.

• Sports et loisirs

Les skis, raquettes, planches à voiles, planeurs, clubs de golf, cannes à pêche et même les instruments de musique ont été fortement améliorés grâce aux matériaux composites. Ces derniers sont par exemple fabriqués avec des époxydes combinés à de la fibre de verre ou de carbone.

Les colles époxy

Comme colle, l'époxy est aussi employé pour réaliser des circuits imprimés.

La colle époxyde se compose de 2 éléments toxiques : la résine et le durcisseur. Mais la polymérisation quand le mélange est parfaitement dosé rend le matériaux durci relativement stable et neutre.

La résine époxy est aussi utilisée pour la finition de sols industriels, décoratifs, dans l'agro-alimentaire et les sports nautiques (exemple : kitesurf pour la fabrication de planches, le kayak pour la réparation ou la fabrication des bateaux), grâce à ses propriétés de résistance aux contraintes chimiques et mécaniques.

Toxicité

Toxicité intrinsèque des composants de base

Les composants de base, avant polymérisation sont toxiques, et peuvent notamment libérer des esters dérivés de l’acide phtalique et des alcools divers. Les époxys DGEBA contiennent comme monomère le DiGlycidylic Ether de Bisphénol A, le Bisphénol A étant fortement soupçonné d'agir comme un perturbateur endocrinien. Les époxy non DGEBA sont :

• les époxys cycloaliphatiques ;
• les époxys novolaques ;
• les époxys hydantoïnes ;
• les époxys bromées ;
• les époxys acrylates.

Les durcisseurs ou catalyseurs sont :

• des amines aliphatiques :

- éthylène diamine,

- diéthylènetriamine,

- triéthylènetétramine ;

- isophorone diamine ;

• des amines aromatiques :

- MDA méthylène dianiline (ou dit DDM pour diaminodiphénylméthane),

• des durcisseurs anhydrides :
• TGIC.

Effets toxiques/symptômes

• Irritation cutanée, causées par les résines, mais plus encore par les durcisseurs.
• Eczéma de contact, par les résines les plus sensibilisantes (plutôt que les durcisseurs), avec éventuelles atteinte du visage (dont paupières...). On observe des dermatoses professionnelles chez les travailleurs exposés.
• Allergies croisées ? Le Patch test souvent négatif pour les époxy non DGEBA
• Ces résines ne semblent pas induire d'asthme ou de cancers. Toutefois un cas unique d'Eczéma de contact évoluant en lésion cancéreuse est observé.

Bibliographie

BELGOCHLOR, Livre blanc du chlore. BelgoChlor c/o Fedichem ed. 2004, Jules Houtmeyers: Bruxelles. 232 p. belgochlor

Voir aussi

• FR-4