Matériaux et agents de renforcement

Une charge est une substance inerte, minérale ou végétale, ajoutée à un polymère de base, permettant de modifier les propriétés mécaniques, électriques, thermiques, l'aspect de surface ou de réduire le coût d'un matériau.

Le choix de la charge est déterminé en fonction des propriétés recherchées et doit répondre à un certain nombre de contraintes :
- Compatibilité avec la matrice : non-toxicité, absence de décoloration ou d'impuretés gênantes, neutralité et inertie chimiques, stabilité à la chaleur et à la lumière, faible absorption d'eau, pas d'influence sur la stabilité du polymère ou sa couleur.
- Mouillabilité : bonne répartition des poudres dans la matrice polymère ou adhérence des fibres à la résine de base.
- Uniformité de la qualité et de la taille des grains.
- Faible action abrasive sur l'outil de transformation.
- Prix de revient lié à l'application.

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Les matériaux de renforcement améliorent de nombreuses propriétés que le matériau polymère n'a pas ou ne peut pas atteindre par lui-même. Ils permettent notamment d'obtenir un ou plusieurs des effets suivants :
- augmentation de la rigidité et de la dureté ;
- régularisation de la dilatation et du rétrécissement thermique ;
- augmentation de la résistance thermique ;
- diminution du fluage ;
- modification des propriétés rhéologiques (écoulement, thixotropie) ;
- mise en œuvre facilitée ;
- modification de l'aspect (opacité, couleur, texture).

Pour permettre leur incorporation, les matériaux de renforcement doivent présenter plusieurs caractéristiques chimiques et physiques.

En effet, les matériaux de renforcement ne doivent pas réagir chimiquement avec la matrice, les adjuvants et les stabilisants. Il faut également prendre en considération la couleur et l'indice de réfraction, la densité, le taux de matière volatile, les dimensions des particules, la dureté via l’échelle de Mohs et la dispersibilité.

En général, les matériaux de remplissage sphériques ont une faible action interfaciale avec la matrice polymère et se comportent comme des extenseurs inertes, qui remplacent par effet de masse un certain volume du polymère.
Ainsi, les poudres et farines bon marché ont un intérêt économique. Ces charges réduisent le coût de l'opération de moulage, diminuent le retrait, améliorent parfois la résistance mécanique du matériau (notamment en compression).

Au contraire, les matériaux de renforcement fibreux donnent lieu à une interaction importante entre leur surface et la matrice polymère, et jouent donc (à l'exception des fibres végétales) le rôle de renforcement de la matière plastique. Elles améliorent la résistance à la rupture, augmentent la rigidité et assurent une meilleure conservation de ces propriétés à haute température.

Ils sont souvent appelés matériaux ou agents de renforcement.

Les matériaux de renforcement minéraux améliorent souvent les propriétés diélectriques, augmentent la résistance à la chaleur et à l'humidité, augmentent la densité du matériau de moulage et diminuent le retrait.