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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Retardateurs de flammes contenant du bore (rfB)6. Retardateurs de flammes inorganiques ou minéraux (rfM)
Le nombre de composés minéraux utilisés comme retardateurs de flammes est pour l’instant relativement restreint. Ils doivent se décomposer dans une gamme de température relativement basse, entre 150 C et 400 C, ce qui est peu répandu pour des minéraux. Ceux qui sont employés agissent surtout par voie physique. En effet, ils se décomposent de manière endothermique, ce qui a pour conséquence d’abaisser la température du matériau donc de diminuer sa vitesse de dégradation. D’autre part, leur décomposition libère des gaz du type H2O, SO2. Dans la phase gazeuse, ces gaz diluent les mélanges inflammables et forment un écran à la pénétration de l’oxygène vers la surface du matériau. Les principaux rfM sont le trihydrate d’aluminium et l’hydroxyde de magnésium.
6.1 Trihydrate d’aluminium (rfAl)
C’est un des rfM les plus utilisés car il est peu onéreux et facile à incorporer dans les plastiques.
-
Mécanisme d’action
Il se décompose dans une plage de température comprise entre 80 et 200 C.
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Il est cependant très difficile à déshydrater complètement. Vers 80 C, il donne déjà l’hydrate Al2O3, 2 H2O, puis la déshydratation se poursuit si lentement qu’à 900 C la masse retient encore quelques millièmes d’eau qu’elle ne perd qu’à 1 200 C. En outre, tant que la température n’est pas trop élevée (< 1 000 C), la réaction de déshydratation est réversible.
Sur le plan de son action comme retardateur de flammes, son utilisation déclenche un processus complexe. Le polymère, comme il a été décrit précédemment, est refroidi par la réaction endothermique, ce qui implique moins de produits volatils dégagés. L’oxyde d’aluminium résultant de la déshydratation forme une croûte à la surface du matériau et y est plus ou moins mélangé à des restes carbonés. Cette croûte forme une sorte de carapace protectrice isolante vis-à-vis d’une dégradation ultérieure du matériau sous-jacent. Enfin, la vapeur d’eau libérée dilue la phase gazeuse,...
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Retardateurs de flammes inorganiques ou minéraux (rfM)
BIBLIOGRAPHIE
-
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(2) - GRASSIE (N.) - Chemistry of high polymer degradation processes. - Butterworths, New York, p. 295 (1958).
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(3) - GRASSIE (N.) - Chemistry of high polymer degradation processes. - Butterworths, New York, 240, p. 58 (1958).
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(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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