Materiales compuestos de matriz termoestable

Materiales compuestos de matriz termoestable

Las resinas termoestables son aquellas que sufren una serie de reacciones químicas, llamadas de curado o reticulación, dando lugar a un producto rígido, insoluble e infusible. La obtención de matrices termoestables se da en dos etapas:

  1. En la planta química se polimeriza parcialmente el monómero formando cadenas lineales.
  2. En la planta de producción donde se completa la reticulación bajo calor y presión.

Resinas de poliéster insaturado

Son las más utilizadas en la fabricación de composites de uso general. La obtención de estas resinas insaturadas se lleva a cabo en dos pasos:

  1. Policondensación: se produce por la reacción de un diol y dos ácidos dicarboxílicos. Uno de los ácidos debe presentar instauraciones y si el otro es saturado la resina tendrá mayor flexibilidad.
  2. Reticulación con estireno. La resina preparada en la etapa anterior se impregna con estireno que se adiciona a los dobles enlaces teniendo lugar la reticulación.

La reticulación se lleva a cabo con un iniciador (generalmente peróxidos) y un acelerador (sales de cobalto). Los iniciadores son moléculas que se descomponen por la acción del calor o de la luz dando especies muy reactivas denominadas radicales. Estos radicales reaccionan con una molécula de poliéster o estireno dando lugar a nuevos radicales produciéndose una reacción en cadena.

 

Estas matrices presentan las siguientes ventajas:

  • Son fáciles de procesar ya que se pueden reticular incluso a temperatura ambiente)
  • Poseen buena resistencia química
  • Tienen bajo precio

Entre sus desventajas destacan:

  • Su contracción en el curado es elevada
  • La reacción de curado es altamente exotérmica y esto puede generar daños en el material.
  • En la reticulación se producen elevadas emisiones de estireno
  • Las propiedades mecánicas son medias

 

Resinas vinil-éster

La obtención de estas resinas insaturadas se lleva a cabo también en dos pasos:

1) Policondensación: se produce por la reacción de una resina epoxi y ácidos acrílicos o metacrílicos, que proporcionan la instauración.

 

2) Reticulación con estireno. La resina obtenida en la etapa anterior se hace reaccionar con estireno que se adiciona a los dobles enlaces teniendo lugar la reticulación.

 

Estas matrices presentan las siguientes ventajas:

  • Se caracterizan por su buena resistencia química y a la corrosión
  • Presentan una buena capacidad de adhesión

Entre sus desventajas destacan:

  • Su precio es más elevado que el de las resinas de poliéster

Resinas fenólicas

La reticulación se produce por condensación entre un grupo fenólico y formaldehído, generándose agua como producto residual. El agua debe eliminarse ya que puede dar lugar a defectos en la pieza final por formación de grietas o poros.

 

Existen dos grandes grupos de resinas fenólicas:

  1. Novolacas: la relación molar entre fenol y formaldehído es mayor que uno, y se trabaja en medio ácido.
  2. Resoles: la relación molar entre fenol y formaldehído es menor que uno, y se trabaja en medio básico.

Estas matrices presentan las siguientes ventajas:

  • Dan lugar al retardo de la llama y a una baja emisión de humo y gases tóxicos.

 

Entre sus desventajas destacan:

  • Se forma agua durante el curado que hay que eliminar para evitar defectos en las piezas
  • Las propiedades mecánicas son bajas

 

Resinas epoxi

Prepolímeros con grupo epoxi reticulan con iniciadores polifuncionales como aminas, fenoles o poliácidos.

 

Estas matrices presentan las siguientes ventajas:

  • Las propiedades mecánicas son excelentes
  • El grado de contracción durante el curado es bajo
  • Su resistencia térmica es elevada

Entre sus desventajas destacan:

  • Su elevado precio
  • El curado de la resina es lento

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