Termofijos reprocesables y epoxis termoplásticos: una frontera creciente en materiales compuestos

¿Termofijo o termoplástico? Esa es una pregunta que a menudo se hace cuando CompositesWorld investiga las historias que publica. ¿Una aplicación compuesta particular aprovecha las altas propiedades mecánicas inherentes a muchas resinas termofijas, o hace uso de la soldabilidad, conformabilidad o reciclabilidad ganadas de los termoplásticos? Gracias a un puñado de empresas innovadoras, la respuesta para muchas aplicaciones puede convertirse más frecuentemente en «ambos», ya que los termofijos reprocesables combinando las propiedades de termofijos y termoplásticos se demuestran en el mercado. Lo que sigue son los principales contendientes actuales en este campo.

Termoplásticos tipo termofijo

La resina termoplástica líquida Elium de Arkema (Colombes, Francia y King of Prussia, Pensilvania, EE. UU.) se introdujo en 2014. Reportada como la primera en el mercado, Elium es una resina termoplástica —termoformable, soldable, reciclable— que, como una resina termofija, exhibe altas propiedades mecánicas y es compatible con procesos de fabricación de resinas termofijas convencionales.

La compañía ha lanzado tres variedades de Elium, específicamente para infusión, moldeo por transferencia de resina (RTM) y moldeo por compresión húmedo. Elium también se dice adecuado para pultrusión. Aplicaciones de ejemplo incluyen palas de turbinas eólicas, refuerzo de hormigón y perfiles de ventanas, y Arkema ha dicho que el material muestra potencial en mercados automotriz, aeroespacial y artículos deportivos también.

Cecence (Salisbury, Reino Unido) ha desarrollado una familia de productos epoxi termoplásticos, llamada la Serie K, disponible como prepreg, semi-prepreg K_Plate, K-Rod enrollable y compuesto de moldeo K-Chip. El material se describe como una resina termoplástica con componentes epoxi unidos al final de ella.

A diferencia de termoplásticos tradicionales, las resinas Serie K tienen una viscosidad relativamente baja, más como termofijos, permitiendo distribución uniforme de resina en una variedad de fibras y compatibilidad con apresto de fibra epoxi. Los productos Serie K también son fácilmente pintables y unibles adhesivamente, como un termofijo. Como termoplásticos típicos, sin embargo, los productos Serie K permiten reformado de piezas terminadas, y se dice que son tenaces y absorbentes de energía.

Aplicaciones incluyen un sistema de equipo de línea aérea (OHLE) para ferrocarril, más demostradores y otros proyectos en automoción, construcción. La compañía ha dicho que áreas clave de desarrollo adicional incluyen desarrollos para reducción de ruido y reciclabilidad.

Termofijos tipo termoplástico

En desarrollo desde 2014, las resinas vitrímero de Mallinda (Denver, Colorado, EE. UU.) son la industrialización de un tipo de termofijos reprocesables nombrados por primera vez en 2011. A través del trabajo de la compañía desarrollando redes de doble enlace carbono-nitrógeno imina altamente estables pero reconfigurables dentro de la química de la resina, los vitrímeros pueden remodelarse y reprocesarse al calentar como un termoplástico, y pueden curarse y reticulados como un termofijo. Debido a la química reversible inherente a los vitrímeros, los materiales curados también pueden despolimerizarse y separarse de la fibra bajo condiciones suaves.

Con otras iteraciones en desarrollo, las dos primeras variaciones de vitrímero de Mallinda son Vitrimax T60 para artículos deportivos y Vitrimax T130 para servir como reemplazo drop-in de epoxis estructurales estándar en automoción, eólica y estructuras industriales.

L&L Products (Romeo, Míchigan, EE. UU.) ha formulado una película adhesiva epoxi reformable llamada T-Link Film, que se dice exhibe tanto los beneficios de adhesión de un epoxi con la reciclabilidad, reparabilidad y conformabilidad de un termoplástico de ingeniería. T-Link Film se dice que es de alto rendimiento comparado con películas adhesivas termoplásticas tradicionales, y también sirve como solución para reemplazar epoxis líquidos desordenados y que consumen tiempo. El producto, un reciente rebranding de la película adhesiva epoxi termoplástica L-F610 de L&L, está disponible como película, resina o hilo recubierto.

Finalmente, el objetivo principal del consorcio europeo Airpoxy de 11 miembros, liderado por CIDETEC (San Sebastián, España), es reducir los costes de producción y mantenimiento de piezas compuestas en el mercado aeroespacial a través del desarrollo de compuestos basados en epoxi termoformables, reparables, unibles, reciclables (ver «Resinas epoxi reprocesables, reparables y reciclables para compuestos»).

Llamado Airpoxy, la nueva familia de productos se desarrolla a partir de lo que el consorcio llamó «epoxi inteligente», resinas termofijas que exhiben enlaces químicos dinámicos reversibles que mantienen las capacidades de impregnación de fibra y estabilidad de termofijos mientras añaden la reprocesabilidad, reparabilidad y reciclabilidad de termoplásticos. Actualmente, demostradores de paneles de avión usando Airpoxy sirven para probar la tecnología.