La transition vitreuse, Tg, est la température à laquelle les époxydes durcis passent de rigides et vitreux à caoutchouteux et plus flexibles. La plupart d'entre nous pensent que les époxy durcis sont des matériaux assez durs (Shore D) ; et ils le sont, en raison de la nature réticulée de leurs molécules. Mais si vous les chauffez, les liaisons moléculaires se détendent un peu, deviennent un peu plus flexibles, et tandis que l'époxy est encore réticulé, tout époxy donné devient plus mou et plus caoutchouteux à des températures plus élevées.
La transition vitreuse est analogue au point de fusion d'un solide (un changement de phase). La différence est que les époxy ne sont pas de petites molécules simples, comme l'eau (pensez à la glace), ou des atomes, comme les métaux purs. La glace et les métaux sont des matériaux qui ont des points de fusion bien définis. Les époxydes sont des molécules avec des longueurs de chaîne qui s'emmêlent avec les molécules époxy adjacentes et, une fois durcies, ont des sites réticulés entre les molécules. Un époxy durci est une matrice qui est liée de manière aléatoire en une masse rigide. Mais cette masse réagit toujours aux changements de température - mais pas aussi librement que les molécules d'eau sans restriction et les atomes de métaux.
La Tg n'est pas une température unique bien définie. Le ramollissement de l'époxy se produit sur une plage de températures, généralement d'environ 10 degrés. Le diagramme de gauche montre une version généralisée du point de transition Tg. Le côté gauche de la courbe est la région de l'époxy durci plus solide, semblable à du verre. Le côté droit plus fortement incliné de la courbe est l'état caoutchouteux de l'époxy durci. Un seul point, le Tg, est déterminé en prolongeant les parties linéaires de la courbe avant et après le point d'inflexion pour arriver à un seul point. Sur les fiches techniques, la Tg est généralement rapportée sous la forme d'un nombre unique, situé au centre de l'inflexion de la courbe.
La Tg de tout époxy durci dépend de la procédure de durcissement. Le durcissement à température ambiante entraîne des valeurs de Tg plus faibles. Un durcissement à température élevée est nécessaire pour des valeurs de Tg plus élevées. Les valeurs de Tg les plus élevées nécessitent la densité de réticulation maximale, ce qui nécessite une température suffisante pour permettre même aux sites de réticulation les plus éloignés de réagir. Une réticulation complète est nécessaire non seulement pour obtenir une Tg élevée, mais aussi pour de nombreuses autres propriétés physiques de l'époxy qui sont indiquées sur la fiche technique. Cela souligne l'importance de développer et de maintenir de bons contrôles de processus pour le durcissement de tout époxy.
L'une des raisons de considérer la Tg est la sélection d'un époxy approprié pour une application. Pour une application nécessitant un époxy souple, une Tg basse, quelque chose en dessous de 0°C est appropriée. Dans la plupart des cas, ce ne serait en fait pas un époxy ; plus probablement un matériau en silicone. Mais dans tous les cas, un silicone ou un époxy flexible a la capacité de se déplacer et d'absorber les contraintes - comme dans une application où l'époxy agit comme un scellant ou offre une protection contre les chocs et les vibrations. D'autres applications peuvent nécessiter les propriétés physiques les plus fortes de l'époxy ; auquel cas une Tg élevée (par rapport à la plage de fonctionnement de l'application) serait appropriée. Cela utiliserait les propriétés de résistance élevée, de compression, de tension, etc. de l'époxy.
Une autre raison de considérer la Tg est que le coefficient de dilatation thermique (TCE ou CTE) est plus petit à des températures inférieures à la Tg, et plus grand pour des températures supérieures à la Tg - parfois de manière assez spectaculaire (comme indiqué dans le tableau ci-dessous).
Selon l'application, cela peut avoir un impact sur les performances d'un appareil. Si tel est le cas, il est important de sélectionner un époxy dont la Tg est entièrement supérieure ou inférieure à la plage de température de fonctionnement normale de l'appareil.
La ligne de fond sur Tg? La Tg fournit des informations importantes sur la nature d'un époxy donné à sa température de service.
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