Résine de polyester styrène à faible volatilité

Dans les processus de moulage manuel et par pulvérisation, la résine est généralement appliquée en couches sur un moule ouvert. Surtout pendant le processus de pulvérisation, la résine est atomisée et pulvérisée, certaines formant de fines particules qui se déposent sur la surface du moule. Cependant, avant que la résine ne durcisse complètement, le styrène continue de se volatiliser, entraînant une concentration accrue de styrène dans l'air de l'atelier. Cela entraîne non seulement une perte de styrène, mais présente également un risque potentiel pour l'environnement. Dans les ateliers mal ventilés, la concentration de styrène dans l'air peut devenir excessivement élevée, impactant potentiellement la santé des opérateurs exposés à cet environnement sur une longue période. Par conséquent, divers pays ont établi des valeurs limites d'exposition (TLV) pour la concentration de styrène dans l'air, généralement basées sur une journée de travail de 8 heures et une semaine de travail de 40 heures. Par exemple, le Royaume-Uni et les États-Unis ont fixé la VLE pour le styrène à 100 g/m³, tandis que la Suède l'a limitée à 50 g/m³.

Pour garantir que la concentration de styrène dans l'air de l'atelier reste inférieure à la TLV spécifiée, il est nécessaire d'améliorer la ventilation. Cependant, compter uniquement sur la ventilation peut entraîner une baisse des températures intérieures en hiver, augmentant ainsi les coûts de chauffage, ce qui rend crucial la réduction de la volatilisation du styrène présent dans la résine polyester.

Les premières résines à faible volatilité réduisaient la volatilisation du styrène en ajoutant une petite quantité de cire de paraffine comme inhibiteur de volatilisation. Pendant le processus de durcissement, la paraffine forme un mince film sur la surface de la résine, agissant comme un pare-air. Cependant, l’ajout de paraffine pourrait entraîner un délaminage des matériaux stratifiés.

Pour améliorer cette situation, des formulations ultérieures ont été développées combinant des paraffines à points de fusion élevés et bas avec divers polymères, tels que le poly(succinate de butylène) et le poly(acrylate de butyle). De plus, une combinaison d’un inhibiteur de volatilisation (comme la paraffine) et d’un promoteur d’adhésion a été utilisée. Le promoteur d'adhésion pourrait être des éthers ou des esters hydrophobes contenant deux groupes hydrocarbonés et au moins une double liaison, ainsi que de l'isoprène insaturé et ses dérivés, tels que l'huile de lin, le dipentène et l'éther diallylique de triméthylolpropane. Le niveau d'ajout typique de paraffine varie de 0,05 % à 0,5 % (en masse), tandis que le promoteur d'adhésion est ajouté entre 0,1 % et 2 % (en masse).

En plus d'ajouter des inhibiteurs, les méthodes suivantes peuvent être utilisées pour réduire la volatilisation du styrène :

1. Réduction de la teneur en styrène : En abaissant la teneur en styrène dans la formulation, la quantité de styrène se volatilisant pendant le processus de durcissement peut être directement réduite. Ceci est généralement réalisé en introduisant d'autres monomères de réticulation ou diluants réactifs pour maintenir les performances de la résine.

2. Techniques de coiffage d'extrémité : l'introduction d'agents de coiffage d'extrémité à faible volatilité dans la résine peut réduire la volatilisation du styrène. Ces agents lient chimiquement le styrène au sein de la chaîne polymère, réduisant ainsi sa libération.

3. Résines à haute teneur en solides : L'augmentation de la proportion de composants solides dans la résine réduit la proportion de composants volatils, diminuant ainsi la volatilisation du styrène. Cette approche nécessite généralement des améliorations des processus de production de résine pour garantir que les résines à haute teneur en solides possèdent toujours de bonnes propriétés d'application et une bonne qualité du produit final.

4. Ajout de nanomatériaux : L'ajout de nanomatériaux, tels que la nanosilice ou le nanocarbonate de calcium, à la résine peut inhiber la volatilisation du styrène en modifiant la microstructure de la résine. Ces nanomatériaux peuvent augmenter la viscosité de la résine et la densité de réticulation, réduisant ainsi la migration du styrène.

5. Améliorer les processus de durcissement : L'optimisation des processus de durcissement, comme l'adoption de températures plus basses et de temps de durcissement plus courts, peut réduire la volatilisation du styrène pendant le durcissement. De plus, l’utilisation de processus de durcissement UV sans styrène peut minimiser efficacement la volatilisation du styrène.

Pour réduire davantage la volatilisation du styrène, des améliorations des processus sont également apportées en permanence, les processus de moulage par stratification manuelle et par pulvérisation passant progressivement aux technologies de moules fermés, telles que le moulage par transfert de résine (RTM).