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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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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- Version courante de oct. 2016 par Laurent FERRY, José-Marie LOPEZ-CUESTA
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Retardateurs de flammes contenant du phosphore (rfP)7. Retardateurs de flammes contenant du bore (rfB)
7.1 Mécanismes
Les composés borés peuvent être efficaces en phase condensée et par effets physiques. Ce sont en général des mélanges de borax Na2B4O7 et d’acide orthoborique H3BO3. Sous l’action de la chaleur, les composés borés relarguent de l’eau selon des réactions endothermiques :
tre = 140 C : H3BO3 ® H2O + HBO2 acide métaborique (monoclinique tf : 201 C) tre = 175 C : H3BO3 ® H2O + HBO2 acide métaborique (cubique tf : 236 C) tre > 175 C : 4 HBO2 ® H2O + H2B4O7 acide tétraborique non isolé ; en présence de l’ion Na+, cet acide donne du borax Na2 B4O7 isolable) tre = 270 C : H2B4O7 ® H2O + 2 B2O3 anhydride borique (sa température de ramollissement est de 325 C et sa température de fusion de 500 C)avec :
- tre :
- température de relargage
- tf :
- température de fusion.
Sous l’action de la chaleur, ce mélange d’acides se dissout dans une partie de son eau d’hydratation, se gonfle pour donner une substance mousseuse. Cette couche, qui contient ou les acides ou l’anhydride suivant la température, réagit avec les oxydes basiques métalliques pour donner des sels. Ces sels perdent ensuite leur eau liée auparavant dans la forme sel hydraté, pour produire un revêtement vitreux à la surface du matériau. Les borates ont des transitions cristallines ou vitreuses qui absorbent une partie de la chaleur de combustion. Les verres obtenus ont des formules chimiques pouvant aller de BO3M3 à B12O19M2.
L’anhydride borique, comme l’acide borique, peut réagir aussi avec certaines fonctions organiques des composants du matériau comme les fonctions alcool, époxyde... Des esters borés se forment initialement qui peuvent participer ensuite à la formation d’une croûte charbonneuse sur le substrat, protégeant ce dernier de la chaleur et de l’oxygène et diminuant ainsi la proportion de produits inflammables. Certaines espèces borées présentent...
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Retardateurs de flammes contenant du bore (rfB)
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).
-
(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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