Introduction : l’époxy aqueux — faire nager ce « tigre de l’huile » qu’est l’époxy
Les revêtements époxy sont les rois du domaine de l’anticorrosion — résistance à la brume saline > 3000 h, adhérence > 8 MPa, excellente résistance chimique — mais ils sont de nature huileuse — insolubles dans l’eau. Le défi central de l’époxy en émulsion aqueuse : disperser de manière stable dans l’eau une résine époxy totalement hydrophobe et un durcisseur aminé hydrophobe, et faire en sorte qu’après évaporation de l’eau, les deux réagissent normalement par réticulation pour former un film dense et imperméable. La solution des chimistes : greffer sur les molécules de résine époxy et de durcisseur aminé des segments PEO (polyoxyéthylène) hydrophiles — comme si l’on habillait l’huile d’une enveloppe d’eau — les segments PEO interagissent avec l’eau par liaisons hydrogène, stabilisant ainsi les particules en suspension dans l’eau.
Le revêtement époxyde aqueux est obtenu en introduisant des segments hydrophiles (PEO/PPO — polyoxyéthylène/polyoxypropylène — non ionique hydrophile) sur les molécules de résine époxyde et/ou d’agent de durcissement aminé — permettant au système de s’auto-émulsifier dans l’eau pour former une dispersion époxyde/amine stable de taille submicronique — après application, l’eau s’évapore — les particules d’époxyde et les particules d’amine fusionnent — une réaction de réticulation se produit — formant un réseau tridimensionnel — un système de revêtement de protection anticorrosion industriel aqueux bicomposant combinant les hautes performances anticorrosion de la résine époxyde (brouillard salin résistant >1500-2500h) et la sécurité écologique du revêtement aqueux (COV <50-100g/L).
I. Comparaison de deux voies techniques pour l’époxy à base d’eau
| Voie | Principe | Taille de particule (μm) | Résistance à l’eau | Résistance à la brume saline (h) | Statut actuel |
|---|---|---|---|---|---|
| Type I : époxy auto-émulsifiable | Réticulation chimique de molécules de résine époxy avec PEO hydrophile — auto-émulsification par ajout d’eau | 0,5-2 | Moyenne-Bonne | 1500-2500 | >70 % du marché — le plus dominant |
| Type II : époxy émulsifié extérieurement | Époxy conventionnel + émulsifiant ajouté — émulsification par dispersion à haute vitesse | 2-10 (grossier) | Mauvaise (résidu d’émulsifiant) | 500-1000 | <10 % — en voie d'élimination |
| Durcisseur à addition d’amine aqueuse | Amine aliphatique + pré-réaction avec peu d’époxy — produit d’addition | Après mélange 0,5-3 | Bonne | Avec Type I — >1500-2500 | >60 % de part de marché |
| Durcisseur à amine auto-émulsifiable aqueuse | Molécule d’amine réticulée avec PEO/PPO hydrophile — auto-émulsification | Après mélange <0,5 (le plus fin) | Bonne-Excellente | Avec Type I — >2500-3500 | 15-20 % — haut de gamme |
FAQ
Q1 : L’induction de l’époxyde aqueux (Induction) — pourquoi faut-il laisser reposer >30 min après le mélange A+B avant l’application ?L’époxyde aqueux A (émulsion époxyde) et B (durcisseur aminé aqueux) après mélange — nécessitent un temps d’induction — pour permettre aux molécules d’amine de pré-réagir avec les groupes époxyde en surface des particules d’époxyde — consommant une partie des amines libres hautement réactives — réduisant le risque de blanchiment de l’amine (les amines libres non réagies migrent vers la surface — réagissent avec le CO2/H2O de l’air — formant des taches blanches de carbamate — affectant gravement l’adhérence intercouche). Parallèlement — l’induction permet une fusion initiale des particules d’époxyde et d’amine — la taille des particules passe de 0,5-2 μm à 2-10 μm — marquant le démarrage de la réticulation. Un temps d’induction insuffisant (60-90 min) — la viscosité du mélange augmente — approche la limite de la durée de pot — pulvérisation difficile. 30 min (25°C) est la fenêtre d’induction optimale pour la plupart des systèmes époxydes aqueux.
Q2 : Pourquoi le Pot Life de l’époxy à base d’eau est-il plus court que celui du solvanté — mais avec une augmentation de viscosité plus abrupte ?L’époxy à base d’eau a généralement un Pot Life de 2 à 6 h (25 °C) — plus court que celui des systèmes époxy-polyamide solvantés (>8 h) — en raison de la combinaison de deux facteurs : (1) la présence d’eau — l’eau est un solvant polaire — qui accélère la réaction d’ouverture de cycle entre l’amine et l’époxy (les liaisons hydrogène des molécules d’eau aident à activer le groupe époxy — abaissant l’énergie d’activation de la réaction) ; (2) l’évaporation continue de l’eau — qui augmente progressivement le taux de solides du système — augmente la concentration en particules — élève la fréquence de collision entre particules — accélère la vitesse de réticulation — et fait monter la viscosité. C’est pourquoi la courbe viscosité-temps de l’époxy à base d’eau est plus abrupte — la viscosité augmente lentement pendant les 2 à 3 premières heures — puis décolle soudainement après 3 à 4 h — et vers 4 à 6 h il est possible que le pulvérisage ne soit plus possible. Clés de gestion de l’application : contrôler la quantité mélangée par fois (ne pas dépasser la quantité pulvérisable en 2 h — petites quantités et fréquemment) — abaisser la température ambiante de l’application (<25 °C — ralentir la réaction — prolonger le Pot Life).
Q3 : Résistance à l’eau des époxy à base d’eau — pourquoi la chaîne hydrophile PEO auto-émulsifiante réduit la résistance à l’eau du revêtement — comment compenser ?L’époxy auto-émulsifiant de Type I greffé avec une chaîne hydrophile PEO (-CH2CH2O- — interagit fortement avec l’eau via des liaisons hydrogène) après séchage du revêtement — reste à l’intérieur du revêtement — devient une autoroute pour la pénétration de l’eau — les molécules d’eau diffusent rapidement le long des segments de chaîne PEO — réduit la résistance du revêtement — accélère la corrosion. Stratégies de compensation : (a) minimiser le contenu en PEO — tant qu’il suffit pour l’auto-émulsification (10 %) — réduire les canaux de pénétration d’eau ; (b) maximiser la densité de réticulation — un réseau hautement réticulé verrouille les chaînes PEO — limite leur mouvement — réduit l’interaction avec l’eau ; (c) modification hydrophobe — connecter un alkyle hydrophobe (C12-C18) à l’extrémité du PEO — empêcher l’eau de pénétrer le long du PEO — tout en conservant la capacité d’auto-émulsification du PEO — c’est actuellement la meilleure solution d’équilibre.
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Résumé
Revêtements époxy à base d’eau — modification hydrophile via PEO/PPO — permet l’auto-émulsification dans l’eau de l’époxy et du durcisseur aminé — l’auto-émulsification de Type I + adduit aminé aqueux constitue le système dominant actuel (>70 % du marché) — sacrifie partiellement la résistance à l’eau (brouillard salin 1500-2500 h contre >3000 h pour le solvanté) au profit de la sécurité et de l’écologie (COV 30 min — élimination des amines libres), gestion du Pot Life (2-6 h — petites quantités répétées), contrôle de l’évaporation de l’eau (auxiliaire de filmogenèse à séchage lent — anti-craquelure anti-coulure). Kexin New Materials fournit à ses clients un support complet pour formulations époxy aqueuses et choix de durcisseurs aminés aqueux.