Polyester (UP) – Résine thermodurcissable insaturée pour composites

Polyester (UP) – Résine thermodurcissable insaturée pour composites

Le polyester insaturé (UP) est une résine thermodurcissable formée par la polycondensation d’un diacide (souvent le phthalique ou isophtalique) et d’un glycol (éthylène ou propylène glycol), diluée dans un monomère vinylique (typiquement styrène).
Il est couramment utilisé pour les pièces composites verre/polyester, les radômes à faible coût, les coques, carters, isolants et éléments structurels secondaires.

Partie technique (propriétés, atouts, limites)

Repères chiffrés (ordre de grandeur)

Propriété (résine « neat ») Valeurs indicatives
Densité ~1,10 – 1,25 g/cm³
Tg (sec / « hot-wet ») 70 – 130 °C
Température d’usage continu (structure) 70–90 °C (pic à 120–140 °C)
Absorption d’eau (saturation) ~0,3 – 0,7 %
εᵣ (≈10 GHz) ~3,8 – 4,2
tan δ (≈10 GHz) ~0,004 – 0,010
Conductivité thermique 0,20 – 0,25 W/m·K
Inflammabilité UL94 HB à V-0 (grade halogéné)
Mise en œuvre Adaptée RTM, infusion, moulage contact

→ Au-delà de 100 °C en charge continue, les modules chutent de 25–35 %.
→ Pour des applications à > 120 °C, préférer des systèmes vinylester, BMI ou cyanate-ester.

Comportement mécanique & thermique

Propriété Résine seule (neat resin) Composite verre/UP (50–60 % Vf, tissés E-glass)
Module traction (E) 3,0 – 3,4 GPa 20 – 25 GPa
Résistance traction (σᵗ)  60 – 80 MPa 250 – 350 MPa
Module flexion (E_f) 3,2 – 3,5 GPa  18 – 22 GPa
Résistance flexion (σ_f) 100 – 130 MPa 300 – 400 MPa
Résistance compression (σ_c) 120 – 150 MPa 200 – 250 MPa
Résistance cisaillement interlaminaire (ILSS) – 25 – 35 MPa
Résistance choc (Izod, notché) 8 – 12 kJ/m² 40 – 80 kJ/m²
Dureté Barcol 35 – 45 –
Allongement à rupture 1,5 – 2,5 % –

 

  • Le polyester est rigide mais fragile, typique des thermodurcissables réticulés.

  • La tenue mécanique à chaud chute au-delà de 80–100 °C, en particulier sous contrainte prolongée (fluage).

  • Les propriétés composites sont dominées par le renfort verre (E-glass, S-glass) ; le rôle de la matrice est la cohésion et la résistance interlaminaire.

Propriétés diélectriques (radômes, RF)

Bande εr tan δ Usage typique
X (8–12 GHz) 3,9 ± 0,1 0,005–0,008 Acceptable si renfort E-glass sec
Ku (12–18 GHz) 4,0 0,007–0,010 Faible perte mais sensible humidité
Ka (26–40 GHz) – > 0,01 Déconseillé (IL > 0,3 dB)

 

Remarques :

  • Préférer renfort E-glass à faible εr ≈ 4,5.

  • L’humidité augmente εr et tan δ jusqu’à +15 %.

  • Peintures RF-transparentes (PU aliphatiques) recommandées pour radômes en environnement humide.

Atouts majeurs

  • Coût matière faible : 3–4 €/kg — excellent ratio performance/prix pour pièces composites à grand volume.

  • Procédés simples : compatible moulage contact, RTM, infusion, SMC/BMC — polymérisation à T ambiante (catalyseurs MEKP/CHP).

  • Large disponibilité européenne : production souveraine (AOC, Polynt, Scott Bader, Composites Plast).

  • Bonne rigidité : module ≈ 3 GPa (résine) / 20–25 GPa (composite verre/UP).

  • Résistance chimique correcte : acides dilués, bases, eau salée, huiles — adaptée milieux marins et environnement humide.

  • Finition aisée : polissage, perçage, vernissage RF-transparent possibles après durcissement.

  • Faible masse : ρ ≈ 1,2 g/cm³ pour la matrice — composites 1,6–1,8 g/cm³ typiques.

  • Propriétés RF acceptables : εr ≈ 4,0 ; tan δ ≈ 0,006–0,010 → radômes Ku-band économiques.

Applications typiques

Radômes économiques Ku-band (12–18 GHz)

  • Coques et capots radar automobiles, antennes maritimes stabilisées ou radômes météo fixes.
  • Matrice polyester isophtalique / renfort verre E tissé (εr ≈ 4,0, tan δ ≈ 0,007).
  • Permet un service ≤ 90 °C continu, IL ≤ 0,25 dB (bande Ku) avec vernis PU hydrophobe RF-transparent.

Carénages et capots techniques de drones et d’aéronefs légers

  • Pièces secondaires non structurelles exposées à 60–90 °C max.
  • Procédé RTM ou infusion à température ambiante, stratifié verre/polyester DCPD faible retrait (~1,6 g/cm³).
  • Bonne stabilité dimensionnelle, finition vernissable, réparations simples par stratification manuelle.

 

Coffrets, enveloppes et carters industriels en environnement humide

  • Boîtiers électriques, capots d’actionneurs, gaines ou coffrets de pompage exposés à l’eau salée ou aux agents chimiques.
  • UP isophtalique + top-coat vinyle ; tenue > 10 ans en milieu marin, masse surfacique ~10 kg/m² pour parois 3 mm.

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Références clés (sélection)

  • AOC Aliancys – Synolite® 0328-A-1 TDS, 2024.

  • Polynt-Reichhold – Polylite® 32032-10 Data Sheet, 2024.

  • Ashland Derakane™ Vinyl Ester Resins Handbook, 2023.

  • ASTM D638 / D790 / D648 / D570 / D2520, propriétés thermiques & RF.

  • Base ACT – BMI vs PEEK ; Base radômes Ku/Ka ACT ; Base composites ultra-légers 400–500 °C (ACT).

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