Herverwerkbare thermoharsen & thermoplastische epoxy's: een groeiende front in composietmaterialen

Thermohars of thermoplast? Dat is een vraag die vaak gesteld wordt wanneer CompositesWorld de verhalen die het publiceert onderzoekt. Neemt een bepaalde composiettoepassing voordeel van de hoge mechanische eigenschappen inherent in veel thermohars harsen, of maakt het gebruik van de lasbaarheid, vormbaarheid of recycleerbaarheid gewonnen van thermoplasten? Dankzij een handvol innovatieve bedrijven, kan het antwoord voor veel toepassingen vaker "beide" worden, als herverwerkbare thermoharsen de eigenschappen van thermoharsen en thermoplasten combineren zich op de markt bewijzen. Wat volgt zijn de top huidige concurrenten in dit veld.

Thermohars-achtige thermoplasten

Arkema's (Colombes, Frankrijk en King of Prussia, Pa., VS) Elium vloeibare thermoplastische hars werd in 2014 geïntroduceerd. Gerapporteerd als de eerste op de markt, is Elium een thermoplastische hars – thermovormbaar, lasbaar, recycleerbaar – die, als een thermohars hars, hoge mechanische eigenschappen vertoont en compatibel is met conventionele thermohars hars productieprocessen.

Het bedrijf heeft drie variëteiten van Elium vrijgegeven, specifiek voor infusie, resin transfer molding (RTM) en natte compressiemolding. Elium wordt ook gezegd geschikt te zijn voor pultrusie. Voorbeeldafplicaties omvatten windturbinebladen, betonversterking en vensterprofielen, en Arkema heeft gezegd dat het materiaal potentie toont in auto, luchtvaart en sportgoederen markten ook.

Cecence (Salisbury, VK) heeft een familie van thermoplastische epoxyproducten ontwikkeld, genaamd de K-Series, beschikbaar als een prepreg, K_Plate semi-preg, oprollbare K-Rod en K-Chip moldcompound. Het materiaal wordt beschreven als een thermoplastische hars met epoxycomponenten gebonden aan het einde ervan.

In tegenstelling tot traditionele thermoplasten, hebben K_Series harsen een relatief lage viscositeit, meer als thermoharsen, wat gelijke harsverdeling op een verscheidenheid aan vezels mogelijk maakt en compatibiliteit met epoxyvezel sizing. K_Series producten zijn ook gemakkelijk te schilderen en lijm te binden, als een thermohars. Als typische thermoplasten, echter, stellen K_Series producten hervorming van afgeronde onderdelen mogelijk, en worden gezegd zwaartekracht en energie-absorberend te zijn.

Toepassingen omvatten een overhead line equipment (OHLE) systeem voor rail, plus demonstratoren en andere projecten in auto, bouw. Het bedrijf heeft gezegd dat sleutelgebieden van verdere ontwikkeling omvatten ontwikkelingen voor geluidsreductie, en recycleerbaarheid.

Thermoplast-achtige thermoharsen

In ontwikkeling sinds 2014, zijn Mallinda's (Denver, Colo., VS) vitrimer harsen de industrialisatie van een type herverwerkbare thermoharsen eerst genoemd in 2011. Door het bedrijf's werk aan het ontwikkelen van hoogst stabiele maar herconfigureerbare, imine-gekoppelde koolstof-stikstof dubbele binding netwerken binnen de harschemie, kunnen vitrimers herschapen en herverwerkt worden wanneer verhit als een thermoplast, en kunnen uitharden en vernetwen als een thermohars. Vanwege de reversibele chemie inherent aan vitrimers, kunnen de uitgeharde materialen ook gedepolymeriseerd en gescheiden worden van vezel onder milde condities.

Met andere iteraties in ontwikkeling, zijn Mallinda's eerste twee vitrimer variaties Vitrimax T60 voor sportgoederen en Vitrimax T130 om te dienen als drop-in vervanging voor standaard structurele epoxy's in auto, wind en industriële structuren.

L&L Products (Romeo, Mich., VS) heeft een herschenbare, epoxy-gebaseerde lijmfilm geformuleerd genaamd T-Link Film, gezegd te vertonen zowel de adhesievoordelen van een epoxy met de recycleerbaarheid, herstelbaarheid en vormbaarheid van een engineering thermoplast. T-Link Film wordt gezegd hoogpresterend te zijn vergeleken met traditionele thermoplastische lijmfilms, en dient ook als een oplossing om rommelige en tijdrovende vloeibare epoxy's te vervangen. Het product, een recente herbranding van L&L's L-F610 thermoplastische epoxy lijmfilm, is beschikbaar als een film, hars of gecoat garn.

Ten slotte, de hoofddoel van het 11-lid Europese Airpoxy consortium, geleid door CIDETEC (San Sebastián, Spanje), is om de productie- en onderhoudskosten van composietonderdelen in de luchtvaartmarkt te verlagen door de ontwikkeling van thermovormbare, herstelbare, bindbare, epoxy-gebaseerde composieten (zie "Herverwerkbare, herstelbare en recycleerbare epoxyharsen voor composieten").

Genaamd Airpoxy, wordt de nieuwe productfamilie ontwikkeld uit wat het consortium "slimme epoxy" noemde, thermohars harsen die reversibele, dynamische chemische bindingen vertonen die de vezelimpregnatie mogelijkheden en stabiliteit van thermoharsen behouden terwijl ze de herverwerkbaarheid, herstelbaarheid en recycleerbaarheid van thermoplasten toevoegen. Momenteel dienen vliegtuigpaneel demonstratoren met Airpoxy om de technologie te bewijzen.