Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Les retardateurs de flamme sont des composés chimiques améliorant la réaction au feu des polymères et composites et permettant leur utilisation en conformité avec la réglementation incendie. Le développement des retardateurs de flamme est conditionné par leur action propre sur la réaction au feu, leur capacité à ne pas dégrader les autres propriétés des matériaux, mais aussi par leurs impacts environnementaux et toxicologiques. L’article détaille la problématique de l’inflammabilité des polymères, les mécanismes généraux d’action des différentes familles de retardateurs de flamme ainsi que les effets de synergie. En dernier lieu, les aspects environnementaux, liés notamment au cycle de vie des polymères, sont évoqués.
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Flame retardants are chemicals meant to improve the reaction-to-fire of polymers and composites, and enable their use in conformity with fire safety regulations. The development of flame retardants is determined by their specific action on flammability, their ability to avoid degradation of other functional properties, and their environmental and toxicological impacts. This article details the problematics of polymer flammability, the mechanisms of action of the different classes of flame retardants, and synergistic effects. Finally, environmental issues, particularly those connected to the life cycle of polymers are addressed.
Auteur(s)
-
Jean BROSSAS : Professeur - Université Louis-Pasteur et Institut C. Sadron (1972-1993) - École d’Application des Hauts Polymères de Strasbourg (1990-1992)
INTRODUCTION
Il existe un grand nombre d’additifs retardateurs de flammes qui permettent aux matériaux ainsi formulés de passer certains tests au feu. Ces derniers sont souvent adaptés au type d’utilisation de l’objet fabriqué in fine et non reliés à des valeurs thermodynamiques intrinsèques. Les soucis initiaux du fabricant et du législateur depuis 25 ans concernaient surtout l’efficacité du retardateur de flammes, la réduction éventuelle des fumées, ainsi que la toxicité la plus réduite possible de ces matériaux en cas d’incendie. Vu l’abondance aujourd’hui des plastiques dans les ordures, i l sera demandé en outre aux retardateurs de flammes employés de ne pas produire de gaz toxiques lors de l’incinération des objets plastiques en fin de « vie », à moins qu’une politique générale de recyclage des plastiques ne se mette en place ou que les incinérateurs industriels ne travaillent à une température nettement plus élevée qu’actuellement.
Après quelques observations sur la faible résistance thermique des polymères et sur leurs principales voies de dégradation, les méthodes générales de l’amélioration de leur résistance au feu sont abordées dans cet article. Les différents retardateurs de flammes réactifs ou non, micromoléculaires ou macromoléculaires, sont passés systématiquement en revue, et les mécanismes d’action décrits dans chaque cas.
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MOTS-CLÉS
KEYWORDS
polymers | fire retardancy
VERSIONS
- Version courante de oct. 2016 par Laurent FERRY, José-Marie LOPEZ-CUESTA
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Présentation
Retardateurs de flammes contenant des halogènes (rfX)3. Mécanismes d’action des additifs retardateurs de flammes (rf)
Un retardateur de flamme intervient soit par voie physique, soit par voie chimique dans au moins une des phases où se déroule la combustion.
3.1 Voie physique
L’additif peut contribuer à former un revêtement réfléchissant ou non conducteur de la chaleur en vue de diminuer le transfert de chaleur de la source chaude vers le matériau. Cela provoque une diminution de la vitesse de dégradation du polymère et a pour conséquence de diminuer la quantité de gaz combustibles. La combustion s’arrête. C’est ce principe qui est utilisé dans les revêtements intumescents [9]. Les additifs phosphorés (ou phosphonés) agissent de manière similaire. Leur pyrolyse conduit à la formation de dérivés pyro- ou polyphosphoriques thermiquement stables formant un revêtement vitreux protecteur. Il en est de même pour les additifs à base d’acide borique et de borates inorganiques.
L’additif peut aussi contribuer à diluer les gaz combustibles pour les amener au-dessous du seuil de combustion. La température de la flamme est diminuée plus rapidement que la chaleur n’est engendrée, ce qui provoque un refroidissement puis une extinction de la flamme. Les retardateurs de ce type n’ont trouvé que des applications limitées dans les polymères.
Les réactions de dégradation de l’additif peuvent jouer un rôle dans le bilan énergétique de la combustion. L’incorporation dans le polymère des additifs qui se décomposent endothermiquement contribue à réduire le bilan calorifique et à retarder la combustion. Le trihydrate d’aluminium fonctionne suivant ce principe et son efficacité est directement proportionnelle à la quantité d’additif introduite dans le matériau.
HAUT DE PAGE3.2 Voie chimique
Les oxydes métalliques peuvent agir comme inhibiteurs de flammes. Les radicaux actifs HO· sont adsorbés à la surface des particules d’oxydes. Une partie de l’énergie de collision est transférée aux oxydes et il se forme des radicaux HOO· moins réactifs que les HO· initiaux.
Les radicaux chauds HO· et H· sont susceptibles de réagir en phase gazeuse avec d’autres radicaux comme les radicaux d’halogènes X·, générés...
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Mécanismes d’action des additifs retardateurs de flammes (rf)
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - WALL (L.A.) - Analytical chemistry of polymers Part II. - (KLINE (G.) Éd.). Interscience, New York, p. 181 (1962).
-
(2) - GRASSIE (N.) - Chemistry of high polymer degradation processes. - Butterworths, New York, p. 295 (1958).
-
(3) - GRASSIE (N.) - Chemistry of high polymer degradation processes. - Butterworths, New York, 240, p. 58 (1958).
-
(4) - FUCHS (V.W.), LOUIS (D.) - * - Makromol. Chem., 22, p. 1 (1957).
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(5) - BURHART (W.J.), PARSONS (J.L.) - * - Polymer Sc., 22, p. 249 (1956).
-
(6) - LENZ (R.W.) - Organic chemistry of synthetic high polymer. - Interscience Publishers, p. 740 (1967).
-
...
ANNEXES
1 À lire également dans nos bases
SAINRAT (A.) - Essais normalisés de réaction au feu. - [AM 3 540] Traité Plastiques et Composites, oct. 2005.
HAUT DE PAGE
NF EN ISO 4589-3 - 1996 - Plastiques. Détermination du comportement au feu au moyen de l'indice d'oxygène. Partie 3 : essai à haute température - -
ASTM D 635 - 2006 - Standard Test Method for Rate of Burning and/or Extent and Time of Burning of Plastics in a Horizontal Position - -
HAUT DE PAGE3.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Akzo Nobel http://www.akzonobel.com/com
Alumines Durmax http://www.alumines-durmax.fr
Bayer...
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