Polyépoxyde

Les polyépoxydes, encore appelés polymères époxyde ou communément « époxy », sont des résines fabriquées par polymérisation de monomères époxyde avec un durcisseur (agent de réticulation) qui peut être à base d'anhydride d'acide, de phénol ou le plus souvent d'amine (polyamine, aminoamide) : ce sont des polymères tridimensionnels.

« Epoxy » redirige ici. Pour les autres significations, voir Époxy.

Polyépoxyde
Structure d'un pré-polymère non modifié
n est le nombre de sous-unités polymérisées, pouvant varier de 0 à ~25.
Propriétés physiques
Paramètre de solubilité δ 22,3 MPa1/2[1]
Propriétés optiques
Indice de réfraction  1,55–1,65[2]
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Le représentant le plus connu des polymères époxyde est la colle Araldite.

Leur première synthèse date des années 1940.

Les résines époxyde (ou époxydiques) durcissent (réaction irréversible) en présence d'un durcisseur, sous l'effet de la chaleur (matériaux thermodurcissables) :

résine époxyde + durcisseur → polyépoxyde.

En formulation, on leur incorpore divers durcisseurs, diluants réactifs ou non, plastifiants, charges, solvants, additifs (colorants, stabilisants…).

Dotées d'un fort pourvoir sensibilisant, elles sont l'une des causes les plus fréquentes d'eczéma allergique d'origine professionnelle[3].

Chimie

Les résines époxyde portent au moins deux groupes époxyde (oxiranes) très réactifs, généralement obtenus en faisant réagir l'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
Le pont de Myza, à Nijni Novgorod (Russie), a été construit avec des blocs de bétons collés à l'aide d'un polyépoxyde.

Les polyépoxydes sont couramment utilisés comme colles ou peintures. Leurs propriétés chimiques les rendent utiles dans le domaine alimentaire comme dans celui de la construction.

En effet, une fois « sec » (après réticulation complète), un film de polyépoxyde ne réagit pratiquement plus avec les aliments ni avec le dioxygène (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, lorsque le mélange réactionnel 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, etc.).

Quelques exemples d'utilisation :

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

Il existe des revêtements de sols en polyépoxyde.

Les résines polyépoxydes permettent de personnaliser des meubles en bois, et notamment de fabriquer des tables rivière[4].

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

Les polyépoxydes sont beaucoup utilisés dans les installations électriques, telles que les transformateurs, les turbines et les interrupteurs, ainsi que dans les éoliennes. 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.

L'électronique fait un usage intensif de ces polymères pour la réalisation des circuits imprimés, souvent associés à un tissu de fibres de verre, 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. Les composants électroniques mêmes (puces, mémoires…) sont aussi recouverts de polyépoxydes.

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

Les cannettes pour boissons, de même que les réservoirs de stockage, cuve à vin, à bière ou destinés à d'autres denrées, peuvent être pourvus, à l'intérieur, d'une couche de polyépoxyde.

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 résines époxyde combinées à de la fibre de verre ou de carbone.

Colles époxyde
Système bicomposant (résine époxyde et durcisseur en minicartouche, séparés, avec mélangeur) jetable, pour un collage rapide à température ambiante.

La colle époxyde est composée de deux éléments toxiques : la résine et le durcisseur. Quand le mélange est parfaitement dosé, la polymérisation rend le matériau durci relativement stable et neutre.

Toxicité

Toxicité intrinsèque des composants de base
Structure du diglycidyl éther de bisphénol A.

Les composants de base, avant polymérisation, sont toxiques, et peuvent notamment libérer des esters dérivés de l'acide phtalique et des alcools divers. Le monomère peut être le DGEBA (en) (DiGlycidyl Éther de Bisphénol A), le bisphénol A étant fortement soupçonné d'agir comme un perturbateur endocrinien. Les résines époxyde non DGEBA sont :

  • cycloaliphatiques ;
  • novolaques ;
  • des hydantoïnes ;
  • bromées ;
  • des acrylates.

Les durcisseurs ou catalyseurs sont :

Effets toxiques/symptômes
  • Irritation cutanée, causée par les résines, mais plus encore par les durcisseurs.
  • Eczéma de contact, par les résines les plus sensibilisantes (plutôt que les durcisseurs), avec éventuelles atteintes du visage (dont paupières…). On observe des dermatoses professionnelles chez les travailleurs exposés[3],[5].
  • Allergies croisées ? Le Patch test est souvent négatif pour les résines époxyde non DGEBA.
  • Ces résines ne semblent pas induire d'asthme ou de cancers[6]. Un cas unique d'eczéma de contact évoluant en lésion cancéreuse a été observé[7].

Commerce

La France, en 2018, est importatrice nette de résine époxyde, d'après les douanes françaises[8].

Notes et références
  1. (en) James E. Mark, Physical Properties of Polymer Handbook, Springer, , 2e éd., 1076 p. (ISBN 978-0-387-69002-5 et 0-387-69002-6, lire en ligne), p. 294.
  2. (en) J. G. Speight et Norbert Adolph Lange, Lange's handbook of chemistry, McGraw-Hill, , 16e éd., 1623 p. (ISBN 0-07-143220-5), p. 2.807.
  3. Dermatoses professionnelles aux résines époxy Allergologie, dermatologie professionnelle, INRS, revue Documents pour le médecin du travail, 2002, 12 p. (consulté le 26 novembre 2012).
  4. Wikihow, « Comment créer une table rivière ? », sur Wikihow
  5. « Les dermatoses professionnelles liées aux résines époxy », Resinepoxy,‎ (lire en ligne, consulté le )
  6. Dominique Dupas, Risques toxiques en plasturgie, powerpoint de formation, Consultation de pathologie professionnelle et environnementale, CHU Nantes (108 diapositives), sur le site de la société de médecine du travail de l'ouest (consulté le 7 décembre 2010).
  7. Vincent Bonneterre (RNV3P), La veille sur les cancers professionnels - Les cancers professionnels - Journée Formation SMST Lyon, 3 décembre 2010, p. 19-21 (consulté le 11 avril 2011).
  8. « 39073000 - Résines époxydes, sous formes primaires », sur lekiosque.finances.gouv.fr (consulté le ).

Articles connexes
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