Opnieuw verwerkbare thermoharders en thermoplastische epoxy's:een groeiend landschap

Thermohardend of thermoplastisch? Dat is een vraag die vaak wordt gesteld wanneer CompositesWorld onderzoekt de verhalen die het publiceert. Maakt een bepaalde composiettoepassing gebruik van de hoge mechanische eigenschappen die inherent zijn aan veel thermohardende harsen, of maakt gebruik van de lasbaarheid, vormbaarheid of recycleerbaarheid van thermoplasten? Dankzij een handvol innovatieve bedrijven kan het antwoord voor veel toepassingen vaker "beide" worden, aangezien herverwerkbare thermoharders die de eigenschappen van thermoharders en thermoplasten combineren, zichzelf bewijzen op de markt. Wat volgt zijn de huidige topkandidaten op dit gebied.

Thermohardende thermoplasten

Arkema's (Colombes, Frankrijk en King of Prussia, Pa., VS) Elium vloeibare thermoplastische hars werd geïntroduceerd in 2014. Elium, naar verluidt de eerste op de markt, is een thermoplastische hars - thermovormbaar, lasbaar, recyclebaar - die, net als een thermohardende hars, vertoont hoge mechanische eigenschappen en is compatibel met conventionele thermohardende harsproductieprocessen.

Het bedrijf heeft drie varianten van Elium op de markt gebracht, specifiek voor infusie, harstransfervormen (RTM) en natpersen. Elium zou ook geschikt zijn voor pultrusie. Voorbeelden van toepassingen zijn windturbinebladen, betonwapening en raamprofielen, en Arkema heeft gezegd dat het materiaal ook potentieel heeft in de automobiel-, ruimtevaart- en sportartikelenmarkten.

Cecence (Salisbury, V.K.) heeft een familie van thermoplastische epoxyproducten ontwikkeld, de K-Series genaamd, verkrijgbaar als prepreg, K_Plate semi-preg, oprolbare K-Rod en K-Chip vormmassa. Het materiaal wordt beschreven als een thermoplastische hars met epoxycomponenten die aan het uiteinde zijn gebonden.

In tegenstelling tot traditionele thermoplasten hebben K_Series-harsen een relatief lage viscositeit, meer zoals thermoharders, waardoor een gelijkmatige harsverdeling op een verscheidenheid aan vezels en compatibiliteit met epoxyvezelafmetingen mogelijk is. K_Series-producten zijn ook gemakkelijk te schilderen en te lijmen, zoals een thermoharder. Net als typische thermoplasten maken K_Series-producten het echter mogelijk om afgewerkte onderdelen te hervormen, en er wordt gezegd dat ze taai en energieabsorberend zijn.

Toepassingen zijn onder meer een systeem voor bovenleidingapparatuur (OHLE) voor het spoor, plus demonstrators en andere projecten in de automobielindustrie, de bouw. Het bedrijf heeft gezegd dat de belangrijkste gebieden voor verdere ontwikkeling ontwikkelingen zijn op het gebied van geluidsreductie en recycleerbaarheid.

Thermoplastische-achtige thermoharders

Mallinda's (Denver, Colo., VS) vitrimeerharsen, in ontwikkeling sinds 2014, zijn de industrialisatie van een soort herverwerkbare thermoharders die voor het eerst in 2011 werden genoemd. de chemie van de hars, vitrimeren kunnen worden omgevormd en opnieuw verwerkt wanneer ze worden verwarmd als een thermoplast, en kunnen worden uitgehard en verknoopt als een thermohardende. Vanwege de omkeerbare chemie die inherent is aan vitrimeren, kunnen de uitgeharde materialen ook onder milde omstandigheden worden gedepolymeriseerd en van vezels worden gescheiden.

Met andere iteraties in ontwikkeling, zijn de eerste twee vitrimeervariaties van Mallinda Vitrimax T60 voor sportartikelen en Vitrimax T130 om te dienen als een drop-in vervanging voor standaard structurele epoxy's in auto-, wind- en industriële constructies.

L&L Products (Romeo, Mich., V.S.) heeft een hervormbare, op epoxy gebaseerde zelfklevende film geformuleerd, genaamd T-Link Film, die zowel de hechtingsvoordelen van een epoxy vertoont als de recycleerbaarheid, herstelbaarheid en vervormbaarheid van een technische thermoplast. T-Link Film zou goed presteren in vergelijking met traditionele thermoplastische zelfklevende films, en dient ook als een oplossing om rommelige en tijdrovende vloeibare epoxy's te vervangen. Het product, een recente rebranding van L&L's L-F610 thermoplastische epoxylijmfilm, is verkrijgbaar als film, hars of gecoat garen.

Ten slotte is het belangrijkste doel van het 11-koppige Europese Airpoxy-consortium, geleid door CIDETEC (San Sebastián, Spanje), het verminderen van de productie- en onderhoudskosten van composietonderdelen in de lucht- en ruimtevaartmarkt door de ontwikkeling van thermovormbare, herstelbare, hechtbare epoxy composieten (zie "Herverwerkbare, herstelbare en recyclebare epoxyharsen voor composieten").

De nieuwe productfamilie, Airpoxy genaamd, is ontwikkeld op basis van wat het consortium 'slimme epoxy' noemde, thermohardende harsen die omkeerbare, dynamische chemische bindingen vertonen die de vezelimpregnering en stabiliteit van thermoharders behouden en tegelijkertijd de herverwerkbaarheid, herstelbaarheid en recycleerbaarheid van thermoplasten toevoegen. Momenteel dienen demonstrators van vliegtuigpanelen die Airpoxy gebruiken om de technologie te bewijzen.