Résines acryliques Ils trouvent des applications extrêmement larges dans divers secteurs industriels, notamment les revêtements, les fibres chimiques, les textiles, les adhésifs, le cuir, la fabrication du papier, les encres, le caoutchouc et les plastiques.

Adhésifs acryliques

(1) Verre organique (PMMA)

La résine de polyméthacrylate de méthyle (PMMA) est la plus répandue des résines acryliques. Elle est composée d'homopolymères ou de copolymères de méthacrylate de méthyle. Abrégée en PMMA, elle est également appelée « verre organique », « plaque acrylique » ou « plaque d'acrylate ». Selon sa forme physique, le PMMA se présente sous forme de composés de moulage, de poudres et de plaques (y compris les plaques coulées et extrudées). Grâce à sa haute transmittance lumineuse (jusqu'à 92 %), son excellente résistance aux intempéries, sa facilité de coloration par ajout de pigments aux suspensions ou granulés de prépolymère, sa facilité de modification et de moulage, et – comparée au verre silicate – sa résistance supérieure aux chocs et sa résistance à la casse, le PMMA est largement utilisé dans de nombreux domaines. Ces applications comprennent les matériaux de construction et l'ameublement (fenêtres, signalétique, luminaires décoratifs, écrans antibruit pour les lignes ferroviaires à grande vitesse, les autoroutes et les ponts, mobilier, équipements sanitaires, etc.), l'industrie automobile (phares, tableaux de bord, etc.), l'aérospatiale (verrières, hublots, pare-brise, etc.), les dispositifs d'affichage optique (composants optiques tels que lentilles et prismes, matériaux polarisants, verres de lunettes) et la transmission de l'information (guides de lumière, fibres optiques). Le polycarbonate, autre plastique à haute transmittance, a, grâce à son prix avantageux, partiellement remplacé le PMMA dans plusieurs de ces secteurs.

(2) Résine ASA

La résine ASA est un terpolymère de styrène, d'acrylonitrile et d'acrylate de butyle ; ses propriétés mécaniques sont comparables à celles du terpolymère acrylonitrile-butadiène-styrène (résine ABS). En remplaçant le caoutchouc polybutadiène présent dans l'ABS par un caoutchouc acrylate à structure saturée, l'ASA offre une résistance aux intempéries environ dix fois supérieure à celle de l'ABS. De plus, même après une exposition prolongée en extérieur, elle conserve une excellente résistance aux chocs. Plastique technique de premier plan, elle présente également une nette supériorité sur les résines ABS en termes de résistance aux solvants et de coloration. Par ailleurs, l'ASA est un matériau antistatique, ce qui contribue à minimiser l'accumulation de poussière à sa surface. L'ASA remplit deux fonctions principales : premièrement, elle agit comme modificateur de ténacité pour améliorer les propriétés de matériaux tels que le polychlorure de vinyle (PVC), le polycarbonate (PC), le polyéthylène téréphtalate (PET) et le nylon ; deuxièmement, elle est mélangée à des résines copolymères acrylonitrile-styrène (SAN) pour produire la résine ASA elle-même. Cette résine ASA est principalement utilisée dans les composants intérieurs et extérieurs de l'automobile, les matériaux de construction extérieurs, les appareils électroménagers, les équipements sportifs et de loisirs et l'électronique grand public, le secteur automobile représentant son principal marché d'application.

(3) Résines acryliques liquides

Résines acryliques liquides Les résines acryliques liquides constituent une nouvelle classe de matériaux qui ont suscité un intérêt considérable ces dernières années. Comparées aux résines solides traditionnelles ou aux systèmes prépolymères, elles offrent des avantages distincts : les résines acryliques liquides peuvent être mises en œuvre à température ambiante sans solvant, et présentent d’excellentes propriétés d’écoulement et une grande facilité de mise en œuvre. De plus, même après polymérisation, elles conservent une transparence élevée, une résistance supérieure aux intempéries et des propriétés mécaniques remarquables. Ces caractéristiques confèrent aux résines acryliques liquides un immense potentiel dans les domaines des matériaux composites écologiques et performants, des matériaux optiques, des revêtements architecturaux et de l’impression 3D. (3) Électronique, industries de l’imprimerie et matériaux photosensibles

Les résines acryliques trouvent des applications dans des domaines tels que l'électronique et l'imprimerie, ainsi que dans les matériaux photosensibles, principalement grâce à leur capacité à subir une polymérisation radicalaire (polymérisation par rayonnement). Portés par les progrès rapides de cette technologie, les matériaux à base d'acrylate se sont rapidement développés dans des secteurs comme la fabrication de microélectronique (puces, circuits imprimés, résines photosensibles, encapsulation de panneaux LCD, revêtements tactiles haute résistance à l'abrasion, conditionnement de produits microélectroniques, etc.), la fabrication 3D, l'impression jet d'encre UV et les revêtements de surface pour l'automobile, l'électroménager et les produits en bois.

Dans les systèmes de polymérisation UV/EB, les oligomères désignent généralement des prépolymères contenant des groupements fonctionnels polymérisables, notamment des groupements acrylate (CH₂=CH-C(=O)-O-). Ils constituent la plus grande partie de la formulation (souvent de 30 % à 70 %) et déterminent principalement les propriétés physico-chimiques du film polymérisé. Selon la structure chimique de leurs chaînes principales, les oligomères polymérisables UV/EB sont classés en plusieurs catégories : acrylates de polyuréthane, acrylates de polyester, acrylates d’époxy, acrylates de polyéther et acrylates purs. Les trois premières catégories sont les plus couramment utilisées.

① Acrylates de polyuréthane (PUA)

Le PUA se compose de trois éléments distincts : un segment souple dérivé de polyols (qui lui confère sa flexibilité), un segment rigide dérivé de diisocyanates (tels que le TDI, le HDI ou l’IPDI, qui lui apporte résistance et dureté), et des groupements acrylate terminaux (qui assurent la réactivité nécessaire au processus de photopolymérisation). La flexibilité de conception structurale du PUA est exceptionnelle. Ses avantages comprennent d’excellentes performances globales. En sélectionnant avec soin différents polyols (par exemple, polyesters, polyéthers, polycarbonates, polybutadiènes) et diisocyanates, il est possible d’ajuster précisément des propriétés spécifiques telles que la flexibilité, l’élasticité, la résistance à l’abrasion, la résistance chimique, la stabilité thermique (résistance aux hautes et basses températures) et l’adhérence. Le PUA présente généralement une flexibilité et une résistance à l’abrasion remarquables. Ses inconvénients sont les suivants : un coût des matières premières relativement élevé ; une viscosité généralement élevée (en particulier pour les variantes à faible fonctionnalité), ce qui nécessite parfois l’utilisation de diluants réactifs pour ajuster la viscosité ; et le risque de jaunissement avec certaines matières premières (comme les isocyanates aromatiques).

② Acrylates de polyester (PEA)

La chaîne principale du PEA est formée par polycondensation d'acides polybasiques (tels que l'anhydride phtalique, l'acide adipique ou l'acide isophtalique) et de polyols (tels que le néopentylglycol ou le triméthylolpropane), et présente des groupements acrylate situés en bout de chaîne ou sur les chaînes latérales. Sa structure moléculaire contient de nombreuses liaisons ester. Ses avantages sont les suivants : un coût relativement faible ; une large gamme de viscosités, permettant la sélection de grades à faible viscosité ; une excellente adhérence à divers substrats (notamment les métaux et les plastiques) ; une vitesse de polymérisation rapide ; et une bonne dureté et résistance chimique (en particulier aux solvants et aux huiles). Ses inconvénients sont les suivants : les liaisons ester sont sensibles à l'hydrolyse par les bases ou les acides forts, ce qui signifie que sa résistance à l'hydrolyse est généralement inférieure à celle du PUA et de l'EA ; sa flexibilité est généralement inférieure à celle du PUA (bien qu'elle puisse être améliorée en sélectionnant des acides dibasiques ou des diols à longue chaîne). et la résistance aux intempéries (en particulier la résistance au jaunissement) peut être inférieure à celle des PUA aliphatiques ou des acrylates époxy modifiés.

③ Acrylates époxy (EA)

L'acrylate d'éthyle (EA) est synthétisé par réaction de résines époxy (le plus souvent de type bisphénol A) avec de l'acide acrylique. Ce procédé implique l'estérification par ouverture de cycle des groupements époxy, introduisant ainsi des groupements acrylate dans la chaîne moléculaire. La chaîne principale est constituée de cycles benzéniques rigides et de liaisons éther, les groupements acrylate étant situés aux extrémités de la chaîne. Ses avantages sont les suivants : vitesse de polymérisation extrêmement rapide ; dureté et brillance élevées ; excellente résistance chimique (aux acides, aux bases et aux solvants) et à la corrosion ; forte adhérence aux substrats polaires (tels que les métaux) ; et faible coût. Ses inconvénients sont les suivants : grande fragilité, entraînant une faible flexibilité et une faible résistance aux chocs ; taux de retrait au durcissement relativement élevé ; faible résistance aux intempéries (en raison de la sensibilité au jaunissement de la structure aromatique) ; et viscosité généralement élevée. Méthodes de modification et caractéristiques de performance de l'EA :

Modification par acides gras — Améliore la flexibilité et la résistance aux intempéries, et réduit la viscosité ; cependant, la dureté et la résistance chimique sont compromises.

Modification par amine — Améliore la fragilité, l'adhérence et les propriétés de mouillage des pigments, tout en augmentant la vitesse de durcissement.

Modification du polyuréthane — Améliore la résistance à l'abrasion, la résistance à la chaleur et l'élasticité.

Modification à l'acide phosphorique — Améliore la résistance au feu et l'adhérence aux métaux.

Modification par anhydride acide — Donne des résines solubles dans les alcalis convenant à une utilisation comme matériaux de photo-imagerie ; après neutralisation avec des amines ou des bases, elles servent de matériaux durcissables aux UV à base d'eau.

Modification au silicone — Améliore la résistance aux intempéries, à la chaleur, à l'abrasion, à la flamme et aux salissures.

Modification phénolique — Améliore la résistance à la chaleur et facilite les applications impliquant des résines photosensibles solubles dans les alcalis.