La résine acrylique à base d’eau offre une bonne transparence, une bonne résistance aux intempéries et de bonnes performances de formation de film. Elle est largement utilisée dans les revêtements à base d’eau, les encres d’impression, les adhésifs, les revêtements textiles et les produits de traitement du papier.

Cependant, les exigences de performance varient selon les applications. Les résines acryliques standard à base d’eau peuvent présenter une résistance à l’eau insuffisante, une adhérence limitée, une mauvaise formation de film à basse température ou des difficultés à équilibrer dureté et flexibilité.

Dans les travaux pratiques de formulation, la structure de la résine doit généralement être ajustée en fonction du substrat, du procédé d’application et des exigences de performance finales.

Modification par résine époxy

Une résine acrylique modifiée par époxy peut être préparée par mélange physique, greffage chimique ou copolymérisation.

Les résines époxy offrent généralement une bonne adhérence aux métaux, au verre et à certains substrats polaires. Lorsqu’elles sont combinées avec une résine acrylique, elles peuvent améliorer l’adhérence du revêtement, la dureté, la résistance à l’eau et la résistance à la corrosion.

Ces systèmes sont couramment utilisés dans les apprêts pour métaux, les revêtements de protection industriels et les revêtements pour composants automobiles.

La proportion de résine époxy doit être contrôlée avec soin. Une teneur excessive en époxy peut réduire la flexibilité du film, la résistance aux intempéries et la stabilité au stockage de l’émulsion.

Modification par polyuréthane

La résine acrylique modifiée par polyuréthane est couramment appelée résine composite PUA. Elle peut être produite par mélange physique, polymérisation en émulsion à cœur-coquille, polymérisation in situ ou greffage chimique.

Le polyuréthane offre une bonne flexibilité, une bonne résistance à l’abrasion, une bonne élasticité et de bonnes performances à basse température. Il peut contribuer à réduire la fragilité, la résistance limitée aux chocs et les mauvaises performances à basse température parfois observées dans les résines acryliques conventionnelles.

Les résines modifiées sont utilisées dans les adhésifs à base d’eau, les encres d’impression, les revêtements pour bois, les finitions pour cuir, les revêtements textiles et les revêtements industriels.

La méthode de préparation influence également la compatibilité et la stabilité à long terme. Le mélange direct est relativement simple, tandis que les structures à cœur-coquille et la polymérisation in situ peuvent fournir une interaction plus forte entre les composants polyuréthane et acrylique.

Modification par silicone

La modification par silicone consiste généralement à introduire des structures siloxanes dans le polymère acrylique par copolymérisation ou greffage.

Cette approche est principalement utilisée pour améliorer la résistance à l’eau, les performances à haute et basse température, la durabilité extérieure et la résistance aux taches de surface.

Les résines acryliques modifiées par silicone sont souvent utilisées dans les revêtements de murs extérieurs, les revêtements d’étanchéité, les traitements textiles et les revêtements de protection extérieurs.

La compatibilité entre les composants silicone et acrylique doit être étudiée avec soin. Une teneur excessive en silicone ou des conditions de réaction inadaptées peuvent provoquer des cratères, une séparation, un aspect irrégulier du film ou de mauvaises performances de recouvrement.

Modification par fluor

La résine acrylique modifiée par fluor est généralement préparée par copolymérisation de monomères acryliques fluorés avec d’autres monomères acryliques.

Les groupes fluorés peuvent réduire l’énergie de surface du film de revêtement, améliorant ainsi la déperlance, l’oléophobie, la résistance aux taches et la facilité de nettoyage. Ils peuvent également améliorer la résistance chimique et la durabilité extérieure.

Comme les matières premières fluorées sont relativement coûteuses, ce type de modification est plus souvent utilisé dans les revêtements architecturaux, marins et industriels de protection présentant des exigences élevées en matière de performances de surface.

Une énergie de surface très faible peut également affecter l’adhérence entre couches et le recouvrement. La proportion de monomères fluorés doit donc être choisie en fonction de l’application prévue.

Modification par nanomatériaux

La silice nano, le dioxyde de titane nano, l’alumine nano et le graphène peuvent également être utilisés pour modifier les résines acryliques à base d’eau.

Lorsqu’ils sont correctement dispersés, ces matériaux peuvent améliorer la dureté du film, la résistance à l’abrasion, la résistance aux rayures et la résistance au vieillissement. Certains nanomatériaux peuvent également apporter des fonctions supplémentaires telles que des performances antibactériennes, l’autonettoyage, la conductivité thermique ou la conductivité électrique.

Les nanomatériaux ont une énergie de surface élevée et ont tendance à s’agglomérer. Une mauvaise dispersion peut provoquer la présence de particules dans le film de revêtement, une transparence réduite, une viscosité anormale ou une mauvaise stabilité au stockage.

La taille des particules, le traitement de surface, l’ordre d’ajout et la méthode de dispersion influencent tous les performances finales.

Modification par réticulation

La réticulation est une méthode courante pour améliorer la résistance à l’eau et aux produits chimiques des résines acryliques à base d’eau.

Des groupes réactifs tels que des groupes hydroxyle, carboxyle ou époxy peuvent être introduits dans le polymère. Des agents de réticulation tels que la carbodiimide, les isocyanates dispersibles dans l’eau, l’aziridine ou le silane peuvent également être ajoutés pour former un réseau polymère plus dense.

Après réticulation, le film de revêtement peut présenter une meilleure résistance à l’eau, aux solvants, une dureté accrue, une meilleure résistance thermique et une meilleure résistance au blocage.

Cependant, une densité de réticulation plus élevée n’est pas toujours préférable. Une réticulation excessive peut rendre le film cassant et peut réduire la durée de vie en pot de la formulation.

Modification par matériaux biosourcés

En plus des modifications par époxy, polyuréthane et silicone, les huiles végétales, les dérivés de l’huile de ricin et certains matériaux à base d’acides aminés peuvent également être utilisés pour modifier les résines acryliques à base d’eau.

Ces matériaux peuvent aider à ajuster la flexibilité du film, l’adhérence, la stabilité thermique et le comportement de durcissement, tout en réduisant l’utilisation de certaines matières premières pétrochimiques conventionnelles.

La composition et la réactivité des matériaux biosourcés peuvent varier. Leur compatibilité, la stabilité de l’émulsion et les performances de formation de film doivent être évaluées avant utilisation.

Comment choisir une méthode de modification ?

Différentes méthodes de modification sont utilisées pour résoudre différents problèmes de performance.

La modification par époxy peut être envisagée lorsque l'amélioration de l'adhérence au métal et de la résistance à la corrosion est requise. La modification par polyuréthane convient mieux pour améliorer la flexibilité, la résistance à l'abrasion et les performances à basse température. La modification par silicone ou fluor peut être choisie lorsque la résistance à l'eau, la résistance aux intempéries ou la résistance aux taches de surface est la principale préoccupation.

Si la résistance à l'eau, à l'alcool ou aux produits chimiques doit être améliorée, le système de réticulation doit également être réexaminé. Les nanomatériaux peuvent être envisagés lorsqu'une dureté plus élevée, une résistance aux rayures ou une fonctionnalité spéciale sont requises.

La stabilité de la résine, la température minimale de formation de film, le type de substrat, la méthode d'application, la durée de stockage et le coût de formulation doivent tous être pris en compte lors du développement du produit. Dans certaines formulations, deux méthodes de modification ou plus sont combinées afin d'équilibrer la dureté, la flexibilité, l'adhérence et la résistance à l'eau.

Sinograce Chemical fournit des émulsions acryliques à base d'eau,des dispersions de polyuréthane en phase aqueuseet des additifs fonctionnels associés pour les revêtements, les encres, les adhésifs, les traitements textiles et les applications papetières. La sélection du produit doit être confirmée par des essais dans les conditions réelles du substrat et du procédé.