Chimie de la combustion des polymères et ignifugation

INTRODUCTION

1 - POLYMÈRES ET MATIÈRES PLASTIQUES

• 1.1 - Polymères
  Figure 1 - Illustration schématique de la polymérisation par étapes Figure 2 - Réactions de terminaison en polymérisation radicalaire Figure 3 - Illustration de la tacticité dans le cas du polystyrène Tableau 1 - Quelques polymères thermoplastiques de base Tableau 2 - Quelques polymères thermodurcissables usuels Tableau 3 - Exemples de groupes fonctionnels utilisés en polymérisation par étapes Tableau 4 - Exemples de monomères polymérisables par voie radicalaire
• 1.2 - Matières plastiques
  Tableau 5 - Principaux additifs et charges utilisés dans les polymères
• 1.3 - Avantages et inconvénients des polymères

  • Quiz d'entraînement
  Tableau 6 - Avantages et inconvénients des polymères

2 - COMBUSTION DES POLYMÈRES

• 2.1 - Quelques éléments sur la combustion
• 2.2 - Principe de la combustion des polymères
  Figure 4 - Schéma du mécanisme de combustion d’un polymère
• 2.3 - Réactions en phase condensée
  Figure 5 - Mécanismes généraux de décomposition thermique des polymères (d’après [8]) Figure 6 - Mécanisme de dépolymérisation du PMMA anionique Figure 7 - Rupture des liaisons tête-tête dans un PMMA radicalaire Figure 8 - Réactions de réticulation et/ou de cyclisation dans le cas du PVC Figure 9 - Classification approximative des principaux polymères suivant leurs mécanismes de dégradation thermique (d’après [12]) Tableau 7 - Propriétés thermiques de quelques polymères : capacité calorifique, [...] Tableau 8 - Taux de cristallinité et températures de transition vitreuse, de [...] Tableau 9 - Aptitude à l’écoulement et viscosité de quelques polymères Tableau 10 - Énergie des principales liaisons chimiques présentes dans les [...]
• 2.4 - Réactions dans la phase gazeuse
  Figure 10 - Processus de formation des agrégats de suies dans une flamme (d’après 14) Tableau 11 - Gaz toxiques émis par quelques polymères
• 2.5 - Méthodes de caractérisation de la dégradation thermique

  • Quiz d'entraînement
  Figure 11 - Représentation schématique du microcalorimètre de combustion et exemple de courbe obtenue avec cette technique

3 - IGNIFUGATION DES POLYMÈRES

• 3.1 - Développement d’un incendie
  Figure 13 - Déroulement d’un incendie, variation de température avec le temps (d’après 18)
• 3.2 - Amélioration des propriétés au feu des polymères
  Figure 14 - Effet d’un retardateur de flamme sur le développement de l’incendie et le débit calorifique Figure 15 - Monomères PEVP, DEpVBP et PCVP Figure 16 - Représentation schématique du dépôt couche par couche (d’après [25])
• 3.3 - Modes d’action des retardateurs de flamme
  Figure 17 - Formation d’une barrière protectrice à la surface du polymère Figure 18 - Mécanisme de décomposition thermique conduisant à la couche charbonnée Figure 19 - Représentation schématique du processus d’intumescence Figure 20 - Inhibition des réactions radicalaires en phase gazeuse Figure 21 - Additifs bromés Figure 22 - Dilution des gaz inflammables en phase gazeuse Figure 23 - Composés stables issus de la décomposition thermique de la mélamine
• 3.4 - Les grandes classes de retardateurs de flamme
  Figure 24 - Diagramme de répartition en volume de la consommation globale des retardateurs de flamme dans les matières plastiques pour l’année 2011 Tableau 12 - Principales classes de retardateurs de flamme
• 3.5 - Effets des retardateurs de flamme sur la toxicité
  Figure 25 - PBDE

4 - CONCLUSION

5 - ANNEXE : MÉTHODES DE CARACTÉRISATION DU COMPORTEMENT AU FEU DES POLYMÈRES

• 5.1 - Le cône calorimètre
  Figure 26 - Cône calorimètre Tableau 13 - Paramètres principaux mesurés lors d’un test au cône calorimètre
• 5.2 - L’indice limite d’oxygène (LOI)
  Figure 27 - Appareil de mesure de LOI Tableau 14 - Propriétés au feu de quelques polymères
• 5.3 - Le test UL94

  • Quiz d'entraînement
  Figure 28 - Test UL94 vertical

TEST DE VALIDATION