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RÉSUMÉ
Les retardateurs de flamme sont des additifs essentiels dans la formulation des matériaux polymères. Avec l’application des nouvelles règles environnementales et sanitaires, les retardateurs de flamme à base de phosphore trouve une place privilégiée dans le marché de ces additifs. Après une description des mécanismes d’action des retardateurs de flamme dans les matériaux polymères, les différentes méthodes de caractérisation du potentiel ignifugeant de ces additifs sont présentées. Ensuite, les retardateurs de flamme phosphorés commerciaux sont passés en revue en mettant en avant l’intérêt de leur structure chimique (organique versus inorganique, degré d’oxydation, aromaticité, synergie d’atomes).
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Flame retardants are essential additives in the formulation of polymer materials. Since new environmental restrictions came into force, phosphorus-containing flame retardants have taken a large part of the additive market. After a description of how the phosphorus-containing flame retardants work in polymers, various characterization methods for flame retardant properties are presented. The commercial phosphorus-containing flame retardants are then presented, highlighting their chemical structures (organic vs. inorganic, oxidation degree, aromaticity, synergistic effect).
Auteur(s)
-
Claire NEGRELL : Ingénieur CNRS - Institut Charles Gerhardt (ICGM), CNRS, Montpellier, France
-
Raphaël MÉNARD : Docteur - Institut Charles Gerhardt (ICGM) et Centre des matériaux des Mines d’Alès, ARMINES, Montpellier, France
INTRODUCTION
Depuis plus de 70 ans, les matériaux polymères remplacent peu à peu les matériaux traditionnellement employés et nous entourent constamment sous diverses formes : produits de commodité (emballage, textile), polymères techniques (composites, matériel électronique) ou de spécialités (fibre optique). L’utilisation massive des matériaux polymères dans de multiples domaines d’applications est due à leurs diverses propriétés en fonction de leur structure chimique, à leur facilité de mise en forme et à leur coût de production relativement faible. Cependant, en dépit de leurs évidentes qualités, les matériaux plastiques présentent un caractère fortement inflammable qui entraîne de graves conséquences en cas d’incendie et fait de chaque matériau polymère un combustible en cas de départ de feu. Ce risque potentiel d’incendie ne cesse d’augmenter avec la multiplication et la miniaturisation des équipements électriques, notamment. En France, on a recensé en 2013 plus 300 000 incendies de diverses natures dont environ 140 000 concernent des feux d’habitation et de véhicules et ont occasionné 362 décès et plus de 1 500 médicalisations . On compte également des pertes matérielles considérables (environ 25 milliards d’euros pour l’Europe) dues aux incendies provoqués par l’inflammation de matériaux polymères. La lutte contre ce phénomène constitue donc un enjeu de sécurité publique.
L’ajout de retardateurs de flamme (RF) dans ces matériaux polymères permet de réduire ou de ralentir leur inflammabilité. Il existe de nombreuses familles de retardateurs de flamme, et ces derniers sont adaptés au type de polymère et au type d’utilisation de l’objet final. Les retardateurs de flamme phosphorés (RFP) sont une famille de retardateurs de flamme compatibles avec un grand nombre de polymères et apportant des bonnes propriétés ignifugeantes. Cet article a donc pour but de détailler la nature chimique de ces retardateurs de flamme phosphorés et d’expliquer leurs modes d’action.
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KEYWORDS
ignifugation | polymers | oxidation degree | synergy | phosphorus compounds
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3. Conclusion
Cet article a permis de mettre en évidence l’intérêt flagrant des retardateurs de flamme phosphorés pour l’ignifugation des matériaux polymères. En effet, les retardateurs de flamme phosphorés présentent des toxicités moindres que celles des retardateurs de flamme halogénés et limitent l’impact négatif de l’ignifugation par des charges minérales sur les propriétés mécaniques des matériaux. Les différents modes d’action des retardateurs de flamme phosphorés en fonction du degré d’oxydation des atomes de phosphore permettent de s’adapter à une grande variété de polymères et d’applications. En effet, pour les polymères thermodurcissables ou riches en groupement hydroxy, une action en phase condensée est à favoriser. Tandis que les retardateurs de flamme phosphorés actifs en phase gazeuse sont plus adaptés aux polymères thermoplastiques et aux oléfines. Cependant, la recherche académique travaille intensément sur les retardateurs de flamme phosphorés du futur qui s’orienteront vers l’apport de fonctions réactives dans la structure de cet additif ou bien vers l’utilisation de synthons biosourcés comme briques de base. Ces solutions seront présentées dans [AF 6044].
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - Ministère de l’intérieur - Les statistiques des services d’incendie et de secours, - édition 2013.
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(2) - PÁL (G.), MACSKÁSY (H.) - Acta Polymerica, - 43 (6), 361 1992.
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(3) - FELDMAN (D.) - Journal of Polymer Science Part A : Polymer Chemistry, - 29 (2), 292 1991.
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(4) - LYONS (J.W.) - J. Fire Flammability, - 1, 302-311 1970.
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(5) - HINDERSINN (R.R.), WITSCHARD (G.) - Flame Retard. Polym. Mater., - 4, 1-107 1978.
-
(6) - BOCCHINI (S.), CAMINO (G.) - In Halogen-containing flame retardants, - CRC Press : 2010 ; pp 75-105.
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
Association européenne des retardateurs de flamme http://www.cefic-efra.com/
Groupement technique français contre l’incendie http://www.gtfi.org/
Association américaine des retardateurs de flamme https://flameretardants.americanchemistry.com/
Site d’information sur les retardateurs de flamme http://www.flameretardants-online.com
HAUT DE PAGE
Congrès annuel (au mois de mai) : Conference on Recent Advances in Flame Retardancy of Polymeric Materialsà Stamford, connecticut, USA. http://www.bccresearch.com/conference
Congrès biannuel FRPM – European Meeting on Fire Retardancy and Protection of Materials (toutes les années impaires). http://www.frpm2015.bam.de/en/home/index.htm
Congrès annuel dans un pays de la zone Asie sur les phénomènes de combustion Asia-pacific Conference on Combustion. http://www.cce.tsinghua.edu.cn
Congrès annuel à...
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