I poliaromatici ad alte temperature appartengono alla famiglia dei polimeri eterocicli aromatici noti per la loro straordinaria resistenza termica. Sfortunatamente questa straordinaria qualità si scontra con una lavorazione molto complicata della resina. Molti adesivi aromatici induriscono attraverso un meccanismo di condensazione che
pag. 55 genera acqua come sottoprodotto della resina polimerizzata, perciò e solito notare la formazione di bolle lungo lo strato adesivo. I poliaromatici trovano impiego nel campo aerospaziale anche se in maniera limitata a causa del costo e della difficoltà nella lavorazione. L’indurimento richiede, a seconda del tipo di formulazione, una temperatura che oscilla tra 280°C-350°C e una pressioni molto elevata. Spesso la pressione applicata nel processo d’indurimento non è costante ma in una prima fase è molto leggera per poi passare a valori di pressione superiori. La polimerizzazione produce sostanze volatili che devono essere smaltite. In questo caso è difficile ottenere adesivi ibridi con questa resina perché i polimeri termoplastici o elastomerici che possono essere introdotti non riuscirebbero ad avvicinare le temperature raggiungibili dalla resina di base. Della famiglia dei poliaromatici per alte temperature fanno parte:
ADESIVO POLIIMMIDICO: sono resine sviluppate in ambito aerospaziali che forniscono resistenza a temperature molto elevate. Gli adesivi poliimidici si dividono in due categorie che differiscono per la modalità d’indurimento, abbiamo:
a) Poliimidi ad indurimento per condensazione; sono stati i primi introdotti in commercio e presentano la caratteristica di produrre umidità durante il processo di polimerizzazione. Questo si traduce in porzioni vuote lungo la linea di giunzione che compromettono parte della resistenza generale del giunto. in aggiunta a quest’aspetto negativo, si sottolinea la necessità di utilizzare grandi quantità di solventi da applicare all’adesivo per renderlo lavorabile. Tale aspetto rende le resine poliimidiche molto difficili da lavorare rispetto ai comuni adesivi. Il processo d’indurimento è effettuato in due passaggi, si procede con una cottura a 180 °C sotto pressione, dopo un paio di ore si procede con un post-trattamento ad una temperatura tra i 260 °C ÷ 320 °C. L’adesivo indurito risultante si evidenzia per la resistenza a temperature di circa 300 °C per esposizione prolungata mentre per brevi esposizioni ci si avvicina a circa 500 °C.
b) Poliimidi ad indurimento per reazione di addizione hanno il vantaggio, rispetto i precedenti, di non liberare umidità durante la fase di polimerizzazione. Tuttavia anche questa resina richiede grandi quantità di solventi per poterla rendere lavorabile. L’indurimento si ottiene attraverso un primo riscaldamento
pag. 56 da temperatura ambiente fino a 200°C sotto una leggera pressione di contatto e una successiva cottura a circa 290°C. Le prestazioni alle elevate temperature sono leggermente inferiori rispetto il precedente adesivo, si parla di resistenza a temperature di circa 260°C in esposizione continua fino a 320°C per brevi esposizioni.
ADESIVO BISMALEIMIDICO: l’adesivo bismaleimidico è utilizzato in tutti quei casi in cui è richiesta resistenza elevata alle alte temperature che gli epossidici non possono fornire ma senza arrivare alle prestazioni estreme del poliimidico. Sono piuttosto rigidi di conseguenza presentano una resistenza ai carichi di peeling non molto elevata. La resina bismaleimidica resiste a temperature di circa 200°C in servizio continuo, mentre per esposizioni brevi si arriva a circa 230°C. sono resine più facili da lavorare rispetto le poliimidiche e richiedono anch’esse un doppio ciclo di cura composto da un primo riscaldamento a 180°C sotto pressione per qualche ora ed un successivo trattamento alla massima temperatura di esercizio senza l’aggiunta di pressione.
ADESIVO POLIBENZIMIDAZOLE: come tutti gli adesivi della famiglia dei poliimidici, anche il polibenzimidazole offre resistenza alle elevate temperature. Sono impiegati in tutti quei casi in cui è richiesta la massima resistenza alle alte temperature per tempi limitati. L’adesivo polibenzimidazole presenta un vasto range di temperature di utilizzo che variano da -180°C fino a 500°C per tempi limitati. Anche questo adesivo produce sostanze volatili durante la polimerizzazione che possono generare delle cavità lungo lo strato adesivo, di conseguenza si è soliti compiere l’operazione sotto vuoto parziale in modo da attenuarne l’effetto. L’indurimento di questo adesivo richiede temperature di circa 290°C ÷ 320°C e pressioni di circa 200 psi, dopo il ciclo di cura è necessaria la permanenza in ambiente inerte. Le difficoltà nel processo di cura rendono questo adesivo non adatto all’incollaggio di ampie superfici. Attualmente questi adesivi nono sono molto impiegati ma quasi totalmente sostituiti dai poliimidici e i bismaleimidici.
pag. 57 POLIESTERI
I poliesteri rappresentano una grande famiglia di adesivi che, tuttavia, possiamo dividere in due gruppi pricipali: i poliesteri saturi (termoplastici) e i poliesteri insaturi (termoindurenti). Le resine di poliestere insature sono utilizzati sia come sistemi adesivi che nella produzione di laminati compositi in fibra di vetro. Tipicamente si presentano come prodotto bi componente ai quali si aggiunge un catalizzatore per favorire la polimerizzazione della resina. In base al tipo di catalizzatore impiegato, l’indurimento può avvenire sia a temperatura ambiente che a temperature più basse ma comunque la polimerizzazione rimane un processo piuttosto veloce. Alcuni tipi di poliestere non riescono ad indurire se esposti al contatto con l’aria, si crea in superficie uno strato appiccicoso. Per evitare questo problema è necessario fornire una copertura all’adesivo come per esempio confinarlo tra due substrati. Gli adesivi di poliestere hanno una buona resistenza al taglio mentre la rigidezza è fortemente variabile e funzione della formulazione impiegata. Gli adesivi di poliestere saturi hanno la caratteristica di essere chiari e con un’elevata stabilità del colore, per questo vengono spesso impiegati nelle apparecchiature ottiche. Si trovano spesso sottoforma di soluzione o pellicola solida ai quali si possono aggiungere agenti indurenti (isocianati) che favoriscono la reticolazione realizzando strutture più resistenti dal punto di vista meccanico e chimico. Questi adesivi hanno un’ottima resistenza al peeling perciò vengono spesso impiegati nella produzione di laminati incollati. Infatti una delle applicazioni più frequenti è l’incollaggio della lamina metallica sulla superficie di un polimero dielettrico per la produzione di schede per circuiti stampati.