Quelles sont les propriétés de résistance à la corrosion des résines phénoliques ?

Introduction

Résines phénol-formaldéhydesont une famille de matériaux polymères thermodurcissables. Lorsqu’un matériau à base de résine phénolique est envisagé pour entrer en contact avec un environnement chimique, son adéquation ne peut pas être déterminée à partir du seul nom de famille de résine.

Dans cet article, la « résistance chimique » est utilisée pour décrire les changements mesurés dans un matériau à base de polymère après exposition à un environnement chimique spécifié. Cet article ne prétend pas que toutes les résines phénoliques partagent une résistance universelle aux acides, bases ou solvants. Aucune classification universelle de ce type ne s’applique à la catégorie des résines phénoliques. Les sections ci-dessous décrivent les principes d'examen des données d'exposition aux produits chimiques et les informations qui doivent être définies lors de l'évaluation de l'adéquation du matériau.

Réponse courte

Les matériaux à base de résine phénolique peuvent être évalués pour leur résistance chimique, mais aucun indice universel de résistance aux acides, aux alcalis ou aux solvants ne s'applique à chaque produit à base de résine phénolique. L'adéquation doit être établie pour la formulation durcie spécifique ou l'article fini dans des conditions d'exposition et de test définies. Il s'agit d'une limite de sélection de matériaux basée sur la nécessité de définir l'objet de test et les conditions de test ; cela n'implique pas que tous les matériaux phénoliques fonctionnent mal ou que des résultats correctement adaptés ne peuvent pas être comparés.

Pourquoi les conditions de test sont importantes

Un résultat de résistance chimique s’applique au matériau testé et aux conditions d’exposition spécifiées. Elle ne doit pas être considérée comme une valeur universelle pour une large famille de polymères. Les résultats obtenus à partir d'échantillons avec des formulations, des antécédents de préparation, des constructions ou des géométries différents ne doivent pas être considérés comme équivalents.

Lors de l’examen d’un résultat, les détails suivants du test et de l’échantillon doivent être identifiés :

• Référence de formulation : Les résultats obtenus à partir de différentes formulations ne doivent pas être considérés comme équivalents.

Identité chimique et concentration : Les catégories larges telles que « acide » ou « solvant » sont insuffisantes ; le réactif spécifique et sa concentration doivent être identifiés.

• Température et durée : Les résultats obtenus à différentes températures ou après différentes périodes d'exposition ne doivent pas être considérés comme équivalents.

Mode contact : La méthode de contact doit être signalée et prise en compte lors de la comparaison des résultats.

• État de contrainte mécanique : Il convient d'enregistrer si l'éprouvette a été testée sous une contrainte mécanique appliquée.

Il ne faut pas supposer qu’un résultat obtenu pour un matériau dans un ensemble de conditions d’exposition s’applique à un autre matériau ou à un autre ensemble de conditions.

Définir le matériel de test

Une évaluation de la résistance chimique n'a de sens que lorsque la forme physique du matériau testé est clairement identifiée. Différents objets de test nécessitent une interprétation distincte :

• Échantillon de test en plastique solide : un coupon, une plaque ou une barre moulée standardisé préparé à partir d'une formulation durcie.
• Produit ou feuille résineuse stratifiée : sa construction et sa forme d'échantillon doivent être identifiées.
• Article ou composant fini : Les données d'un coupon de laboratoire ne doivent pas être considérées comme représentant l'article complet sans justification.
• Les données obtenues à partir d’une forme physique ou d’un type d’échantillon ne doivent pas être généralisées à des formes ou des constructions structurelles différentes.

Lorsque l'objet de test est unrésine phénol-formaldéhyde, sa forme fournie et son état de durcissement doivent être identifiés avant que les données d'exposition chimique ne soient interprétées.

Normes de test pertinentes

Deux normes largement référencées fournissent des cadres structurés pour évaluer la résistance des matériaux plastiques aux réactifs chimiques.

ASTM D543-21, Standard Practices for Evaluating the Resistance of Plastics to Chemical Reagents, couvre l'évaluation des matériaux plastiques, notamment les produits coulés, moulés à chaud, moulés à froid, les produits résineux laminés et les matériaux en feuille. Il présente les procédures de la pratique A (test d'immersion) et de la pratique B (contrainte mécanique et exposition aux réactifs dans des conditions standardisées de contrainte appliquée). Les approches de conditionnement incluent l'immersion et la méthode du patch humide, en fonction du contexte d'application prévu. Les changements mesurés peuvent inclure le poids, les dimensions, l’apparence, la couleur, la résistance et d’autres propriétés mécaniques.

ISO 175:2010, Plastiques - Méthodes d'essai pour la détermination des effets de l'immersion dans des produits chimiques liquides, spécifie les méthodes permettant d'exposer des éprouvettes en plastique solide, libres de toute contrainte externe, à des produits chimiques liquides et de déterminer les changements de propriétés qui en résultent. Elle ne considère que les essais par immersion de toute la surface de l'éprouvette. Elle s'applique aux plastiques solides sous forme de plaques, de tubes, de tiges ou de feuilles ayant une épaisseur supérieure à 0,1 mm et n'est pas applicable aux matériaux alvéolaires. Elle ne couvre pas la fissuration sous contrainte environnementale. Les procédures ISO 175 décrites ici concernent des éprouvettes en plastique solide et ne doivent pas être présentées comme des essais directs sur une résine liquide ou en poudre non durcie.

Comparaison inter-normes

L'ASTM D543-21 note que l'ISO 175 aborde un sujet similaire à la pratique A mais diffère par son contenu technique, et que les résultats obtenus dans le cadre des deux normes ne peuvent pas être directement comparés. Les résultats obtenus à partir des procédures ASTM D543 et ISO 175 ne doivent pas être traités comme directement comparables.

Aucune des deux normes ne prouve que les résines phénoliques en tant que classe sont résistantes à un acide, une base ou un solvant spécifique. Ils définissent des méthodes pour mener et rapporter une évaluation sur un échantillon spécifié selon des paramètres définis.

Comment examiner les données de résistance aux produits chimiques

Lors de l’examen des données sur la résistance chimique pour des décisions d’ingénierie ou d’approvisionnement, il est utile de vérifier si les informations suivantes sont documentées. Ce sont des points de révision pratiques ; ils ne sont pas tous mandatés par ASTM D543-21 ou ISO 175:2010. Les critères d'acceptation sont généralement définis par la spécification, le client ou le projet applicable.

• Identification du matériau : type de résine, référence de formulation, état de durcissement et description de l'échantillon.
• Environnement chimique : identité chimique et concentration exactes.
• Conditions d'exposition : Température d'exposition et durée totale.
• Mode contact : Immersion, méthode par zone humide telle que définie par ASTM D543-21, ou autre condition identifiée.
• Condition de contrainte : Sans contrainte ou testé selon la procédure de déformation appliquée décrite dans la norme ASTM D543-21 Practice B.
• Norme de test : norme et procédure référencées, telles que ASTM D543-21 Practice A ou ISO 175:2010.
• Propriétés mesurées : modifications de la masse, des dimensions, de l'apparence, de la couleur ou de la résistance mécanique.
• Critères d'acceptation : seuils définissant les performances acceptables ou inacceptables pour le service prévu, tels que spécifiés par l'exigence applicable.

Une allégation générique telle que « résistant aux produits chimiques » sans ces paramètres à l'appui constitue une base inadéquate pour la sélection des matériaux.

Demande technique

Lorsque vous demandez des données sur la résistance chimique ou évaluez un matériau à base de résine phénolique pour une application spécifique, la fourniture des informations suivantes permet de soutenir un examen des données pertinent. La méthode d'essai applicable, la documentation requise et les critères d'acceptation doivent être identifiés pour la demande spécifique.

Forme du matériau : Résine pure durcie, composé de moulage, stratifié, composite ou article fini.

• Détails de la formulation : Renforts, charges ou systèmes d'additifs, le cas échéant.
• Réactif chimique : Identité chimique et concentration spécifiques.
• Température d'exposition : plage de températures de service prévue, le cas échéant.
• Durée d'exposition : durée totale et si l'exposition est continue ou intermittente.
• Mode contact : conditions de contact prévues, telles qu'une immersion, une éclaboussure ou un déversement, afin qu'une procédure de test applicable puisse être sélectionnée.
• Sollicitations mécaniques : Présence et nature des contraintes de service.
• Géométrie de l'échantillon ou du composant : dimensions et état de surface pertinents.
• Critères d'acceptation : Modifications admissibles de la masse, des dimensions, de l'apparence ou des propriétés mécaniques pour le service prévu.

Oùrésine phénolique pour matériaux compositesest à l’étude, les données de résistance chimique doivent être générées pour le système composite durci concerné plutôt que déduites uniquement du nom de la famille des résines.

Conclusion

Les matériaux à base de résine phénolique peuvent être évalués pour leur résistance chimique, mais les données obtenues ne sont significatives que lorsque la forme du matériau, l'environnement chimique, les conditions d'exposition et la méthode d'essai sont explicitement définis. Aucun indice universel de résistance aux acides, aux alcalis ou aux solvants ne s’applique à la catégorie des résines phénoliques. L'adéquation à une application cible doit être établie à l'aide des données générées à partir de la formulation durcie spécifique ou de l'article fini dans des conditions représentatives du service.

Références

1. ASTM International. (2021). ASTM D543-21, Pratiques standard pour l'évaluation de la résistance des plastiques aux réactifs chimiques.https://doi.org/10.1520/D0543-21
2. Organisation internationale de normalisation. (2010). ISO 175:2010, Plastiques - Méthodes d'essai pour la détermination des effets de l'immersion dans des produits chimiques liquides (3e éd.).https://www.iso.org/standard/55483.html