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EnglishRÉSUMÉ
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. La recherche académique, ainsi que les industriels se penchent déjà vers les retardateurs de flamme phosphorés du futur et mettent en lumière les potentialités fortes des retardateurs de flamme phosphorés réactifs et/ou de ceux fabriqués avec des synthons issus de la biomasse.
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Claire NEGRELL : Ingénieur CNRS - Institut Charles Gerhardt (ICGM), CNRS, Montpellier, France
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Raphaël MÉNARD : Docteur - Institut Charles Gerhardt (ICGM) et Centre des matériaux des Mines d’Alès, ARMINES, Montpellier, France
INTRODUCTION
Les retardateurs de flamme (RF) sont des matériaux ou substances qui empêchent ou ralentissent la progression du feu. Ce sont des additifs essentiels dans les matériaux plastiques. Les retardateurs de flamme peuvent donc apporter une contribution décisive à la sécurité des personnes, des animaux, des bâtiments, des meubles, des appareils électriques et électroniques, des textiles, ainsi que des moyens de transport publics et individuels. Depuis juillet 2008, l’Union européenne bannit une grande partie des retardateurs de flamme halogénés actuellement sur le marché pour des problèmes environnementaux. Les retardateurs de flamme phosphorés (RFP) s’avèrent une alternative prometteuse. Ils peuvent agir de différentes manières : soit en phase gazeuse en captant les radicaux de la flamme, responsables de sa propagation ; soit en phase condensée, en favorisant un effet barrière par formation d’une couche charbonnante. Ces modes d’action ont été présentés dans une première partie [AF 6047], ainsi que les retardateurs de flamme phosphorés commerciaux.
La littérature est riche en nouveaux retardateurs de flamme phosphorés mais cependant quelques approches nous semblent plus pertinentes pour les retardateurs de flamme phosphorés du futur. La recherche actuelle sur les nouveaux systèmes de retardateurs de flamme phosphorés s’inscrit globalement dans une dynamique de développement durable à travers deux approches distinctes. La première consiste à améliorer l’efficacité des retardateurs de flamme phosphorés courants par des effets de synergie de façon a réduire les taux de retardateurs de flamme phosphorés nécessaires. La seconde consiste à atténuer les impacts négatifs de l’ignifugation (plastification, migration…) par l’utilisation de retardateurs de flamme phosphorés de dimension oligomérique ou réactifs. Cette dernière approche est également développée sur des matières premières biosourcés de façon à réduire ainsi l’empreinte carbone du retardateur de flamme phosphoré.
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1. Systèmes additifs avec synergie d’éléments
1.1 Synergie phosphore/azote (P/N)
La synergie P/N est particulièrement efficace pour apporter une intumescence aux systèmes thermodurcissables époxy. Ainsi nous avons choisi de nous focaliser sur cette famille de polymères dans la partie qui suit.
Döring et al. dans ont montré que ces composés (figure 1) permettent d’atteindre le grade V-0 au test UL94 dans une résine époxy DEN438® réticulée par le dicynadiamide DICY avec environ 1 w% de phosphore. On remarque, dans chaque cas, que cette amélioration du comportement au feu s’accompagne d’une diminution de la température de transition vitreuse du matériau d’environ 20 °C. Les auteurs ont montré que cet impact négatif sur la température de transition vitreuse (T g) du matériau peut être compensé par l’ajout de polyphosphate de mélamine. En effet, une formulation combinant 3,5 w% de DOPO-O et 15,0 w% de polyphosphate de mélamine, soit 0,6 w% de phosphore, atteint le grade V-0 au test UL94, tout en conservant une température de transition vitreuse de 184 °C. Ce résultat illustre bien la synergie phosphore/azote (tableau 1).
Intumescence : Synonyme de gonflement. Phénomène physique conduisant, lors de la dégradation thermique d’un matériau polymère, à la formation d’un résidu charbonné expansé pouvant agir comme barrière aux flux thermiques externes et gazeux, limitant ainsi la dégradation du matériau. L’intumescence (figure 2) dépend de la simultanéité de...
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Systèmes additifs avec synergie d’éléments
BIBLIOGRAPHIE
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(3) - SCHARTEL (B.), BALABANOVICH (A. I.), BRAUN (U.), KNOLL (U.), ARTNER (J.), CIESIELSKI (M.), DÖRING (M.), PEREZ (R.), SANDLER (J. K. W.), ALTSTÄDT (V.), HOFFMANN (T.), POSPIECH (D.) - Journal of Applied Polymer Science, 104 (4), - 2260-2269 2007.
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(6) - MÜLLER (P.),...
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
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