.jpg)
L'ignifugation est un ensemble de traitements utilisés pour améliorer latenue au feu d'unmatériau tel lecaoutchouc naturel. De nombreuses applications exigent des matériaux ignifugés. À cette fin, on peut incorporer à la matière des moléculeshalogénées (X),phosphorées (P),borées (B),azotées (N), deshydroxydes métalliques (M(OH)n), ou des composés de l'antimoine avec des donneurs d'halogène.
À cause de leurcomposition, la plupart desmatières plastiques (et desélastomères) sont très inflammables. Pour prévenir ou minimiser lacombustion des mélanges, on peut utiliser des ignifugeants, aussi appelés agents ignifuges (tels lesbromés) ou retardateurs deflamme (sigle FR en anglais). L'usage d'ignifugeants peut entraîner des effets indésirables (modification de certaines propriétés du matériau)[1]. Lespolymères halogénés comme lePVC sont quant à eux auto-extinguibles (auto-ignifuges), cependant, le PVCplastifié est inflammable[2],[3].
Ignifuge vient dulatinignis (le feu) et defugis (fuir).
En ce qui concerne les mélanges, on peut employer comme ignifugeants des :
Des systèmesintumescents, qui forment une couche épaisse pour diminuer le contact avec ledioxygène, sont aussi à considérer.
Des associations binaires ou ternaires sont souvent utilisées. Par exemple, il existe unesynergie entre les retardateurs de flamme halogénés (surtout chlorés) et le Sb2O3 (trioxyde d'antimoine), entre les retardateurs de flamme halogénés et leborate de zinc (en), et entre ce dernier et les hydroxydesmétalliques.
Letrioxyde d'antimoine (Sb2O3) lui-même n'a pas de fonction deretardateur de flamme[4], il joue le rôle d'agent de synergie lors de l'utilisation de retardateurs de flamme halogénés dans des polymères tels que lespolyesters,polyamides,polyoléfines,polyuréthanes,polyacrylonitrile et lepolystyrène[5]. Toutefois, il peut parfois être utilisé seul dans les polymères halogénés tels que le PVC plastifié, à cause de l'effet synergétique avec le chlore.
Il existe quatre types de composés halogénés : les composés iodés, bromés, chlorés et fluorés. L’efficacité de ces composés repose sur leur aptitude à libérer les halogènes sous forme deradicaux ou d’halogénure à la température de décomposition du polymère dans lequel ils sont incorporés ; ils doivent aussi rester stable à la température de mise en œuvre dans ces mêmes polymères.
Leur efficacité est inversement liée à leur stabilité thermique. Plus le composé est stable thermiquement moins il sera apte à libérer les espèces actives et donc moins il sera efficace. Les composés iodés présentent une faible stabilité thermique, ils sont donc théoriquement les plus efficaces mais ceci rend leur mise en œuvre dans la plupart des polymères impossible. Les composés fluorés au contraire sont les plus stables thermiquement et sont donc inactifs et ne libèrent pas d’halogénures ni de radicaux. Les additifsbromés etchlorés se trouvent dans des gammes de stabilité thermique et de réactivité intermédiaires et seront donc choisis comme retardateurs de flamme.
Ces composés ont une action principalement chimique en phase gaz. Ils vont arrêter le processus radicalaire de combustion. Les radicaux H• et OH• formés lors de la combustion sont très réactifs et sont responsables de la combustion :
En présence de retardateurs de flamme halogénés, ces radicaux (H• et OH•) vont réagir avec les radicaux halogénés X• issus de la dégradation de ces retardateurs de flamme, créant des radicaux moins réactifs qui diminuent la cinétique de combustion.
Pour obtenir des propriétés retard au feu satisfaisantes, ils sont généralement utilisés en grande quantité dans les polymères, typiquement 40 % et 20 % en masse respectivement pour les composés chlorés et bromés.
Exemples de retardateurs de flamme halogénés[6] :
Les retardateurs de flamme azotés sont des composés le plus souvent à base demélamine. Celle-ci peut être utilisée de trois manières différentes en tant que retardateur de flamme[7] :
Les retardateurs de flamme à base de mélamine permettent d’obtenir d’excellentes propriétés retard au feu. Ces composés libèrent des fumées peu opaques et peu toxiques[8].
Cette famille d’additifs se compose principalement de l’hydroxyde d'aluminium et de l’hydroxyde de magnésium. Ce type de composés agit simultanément en phase condensée et en phase gaz. Lors de leur dégradation thermique, ils subissent une déshydratation endothermique :
La libération d’eau refroidit le système et dilue les gaz dans la zone des flammes, provoquant ainsi un retard à l’inflammation. De plus, après ignition, en surface du matériau, lacéramique protectrice formée (oxydes d'aluminium ou demagnésium) à l’issue de leur dégradation joue un rôle debouclier thermique.
L’utilisation de l'hydroxyde d'aluminium est limitée aux polymères dont la température de mise en œuvre n’excède pas200 °C ; il est surtout utilisé dans lesélastomères, les résinesthermodurcissables et les matièresthermoplastiques. L'hydroxyde de magnésium est stable jusqu'à300 °C et peut être incorporé à des polymères tels que les polyamides, mais son utilisation dans les polyesters est déconseillée à cause de la tendance de ce composé à catalyser ladécomposition thermique de ces polymères pendant la mise en œuvre[9].
La tenue (ou résistance, comportement) au feu d'un matériau fait l'objet d'une grande variété denormes, selon les conditions opératoires [le classement au feu du matériau se fait selon de nombreux critères tels l'indice limite d'oxygène (ILO) concernant les matières plastiques ou lepouvoir calorifique inférieur (PCI)], les domaines d'application (transports tels laSNCF, matériaux de construction, câblerie, etc.) et les pays.
Parmi les tests couramment utilisés, on retrouve :
On retrouve plusieurs normes qui certifient l'efficacité d'un ignifugeant, notamment :
Sur les autres projets Wikimedia :
:Polymères et dérivés | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Généralités | |||||
| Caractéristiques | |||||
| Étude | |||||
| Chimie macromoléculaire |
| ||||
| Composition et architecture | |||||
| Propriétés spécifiques | |||||
| Applications | |||||
