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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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Lire l’articleAuteur(s)
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Laurent FERRY : Professeur, Centre des Matériaux de l’École des Mines d’Alès (C2MA)
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José-Marie LOPEZ-CUESTA : Professeur, Centre des Matériaux de l’École des Mines d’Alès (C2MA)
INTRODUCTION
Il existe un grand nombre de retardateurs de flammes RF qui permettent aux matériaux polymères les comportant d’être utilisables dans des applications pouvant représenter un risque incendie. L’incorporation des RF vise à satisfaire les tests normalisés de réaction au feu. Les RF sont souvent adaptés au type d’utilisation de l’objet fabriqué in fine et non reliés à des valeurs thermodynamiques intrinsèques. Les soucis initiaux des industriels et du législateur ont surtout concerné l’efficacité des retardateurs de flammes vis-à-vis des performances intrinsèques de réaction au feu, d’émission de fumées, de toxicité intrinsèque des RF et de maîtrise des modifications des propriétés des polymères liées à leur utilisation. Depuis les années 90, les aspects environnementaux et toxicologiques jouent un rôle croissant dans le développement, l’utilisation et plus globalement dans le cycle de vie des matériaux polymères ignifugés. Ces problématiques ont conduit au retrait de certains types de RF et favorisé l’émergence de nouvelles solutions. En raison de la croissance considérable des plastiques et composites ignifugés dans les déchets, particulièrement dans les déchets d’équipements électriques et électroniques (D3E), des réglementations spécifiques sont apparues en vue de maîtriser leur recyclage. De même, l’utilisation de nouveaux systèmes retardateurs de flamme comportant notamment des nanoparticules dans les déchets de matières plastiques entraîne depuis peu des recherches sur l’adaptation des incinérateurs à de nouvelles formulations de matériaux ignifugés.
Après l’exposé de données de base sur la réaction au feu des polymères et sur leurs principales voies de dégradation, les méthodes générales de l’amélioration de leur réaction au feu sont abordées dans cet article. Les différentes familles de retardateurs de flammes sont décrites ainsi que leurs mécanismes d’action et leurs possibles synergies. Les aspects environnementaux et toxicologiques sont abordés en fin d’article.
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- Version archivée 1 de janv. 1999 par Jean BROSSAS
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Retardateurs de flammes contenant de l’azote
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5. Retardateurs de flammes contenant du phosphore
5.1 Différentes structures chimiques des RF phosphorés et leurs modes d’action
L’étendue des RF phosphorés est considérable et s’est fortement accrue, notamment pour fournir des solutions alternatives aux FR halogénés qui ont été bannis ou retirés. Cette gamme de produits se caractérise par des structures chimiques très diverses, principalement phosphates organiques et minéraux, phosphonates, phosphinates, oxydes de phosphine ainsi que le phosphore rouge.
Comme les RF halogénés, ils peuvent être utilisés comme additifs ou bien comme réactifs en étant notamment incorporés dans des chaînes macromoléculaires au cours de leur synthèse . Ils peuvent, suivant leur structure, être actifs en phase gazeuse ou condensée. Dans la phase condensée, les RF phosphorés sont particulièrement performants sur les polymères comportant de l’oxygène (polyesters, polyéthers, polyamides, cellulose…) . La décomposition thermique des RF conduit à la formation d’acide phosphorique qui se condense en structures de type pyrophosphate avec libération d’eau, celle-ci pouvant diluer la phase gazeuse.
Les nouvelles structures formées sont à même de catalyser des réactions de déshydratation de fonctions alcools situées en bout de chaîne des polymères, conduisant à la formation de carbocations et d’insaturations :
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Retardateurs de flammes contenant du phosphore
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - WALL (L.A.) - Analytical chemistry of polymers Part II (G. Kline Éd.). Interscience, New-York, - p. 181 (1962).
-
(2) - GRASSIE (N.) - Polymer Degradation and Stabilization. Cambridge University Press, - Cambridge (1985).
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(3) - FUCHS (V.W.), LOUIS (D.) - * - Makromol. Chem. 22, 1 (1957).
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(4) - BURHART (W.J.), PARSONS (J.L.) - * - Polymer Sc. 22, 249 (1956).
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(5) - LENZ (R.W.) - Organic chemistry of synthetic high polymer. - Interscience Publishers p. 740 (1967).
-
(6) - CROWL (D.A.) - Understanding explosion. - CCPS Publication (2003).
-
(7)...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Newsletter PolyFlame http://polymer-fire.com/newsletters/
Producteurs de retardateurs de flamme : PINFA (Phosphorus, Inorganic & Nitrogen Flame Retardants Association) http://www.pinfa.org
EFRA (European Flame Retardant Association) http://www.cefic-efra.com
HAUT DE PAGE
International Conference Fire and Materials 2015 2-4 Février 2015, San Francisco, USA
15th European Meeting on Fire Retardancy and Protection of Materials (22-25 juin 2015, Berlin, Allemagne)
4e conférence nationale organisée par le groupe ‹ Dégradation thermique et reaction au feu des matériaux organiques › de la Société Chimique de France (11-12 mars 2015, Université de Lorraine, St Avold, France)
1re conférence ECOFRAM (1st International Conference on ECO-Friendly Flame Retardant Additives and Materials) 17-18 mars 2016, Mons, Belgique
HAUT DE PAGE3 Laboratoires – Bureaux d’études – Écoles – Centres de recherche
Essais normalisés
Laboratoire National de métrologie et d’Essais...
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