Synthèse de nouveaux ignifugeants par génération in situ de charge inorganique à base de phosphore en matrice polymère fondu

New flame retarded polyamide 6 elaborated by in situ generation of phosphorylated silica through extrusion process

• Auteur / Autrice : Perrine Theil
• Direction : Philippe Cassagnau, Véronique Bounor-Legaré
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie des matériaux
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Lyon 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Phosphonates

Luminophores

Silice

Ignifugation

Matériaux hybrides

Résumé

L’objectif de cette étude est la génération in situ de charge inorganique fonctionnalisée en matrice polymère fondu au cours du procédé d’extrusion. Cette approche est une alternative à la synthèse de nanocomposites par dispersion de charges de silice préformées. La synthèse développée dans ce travail est basée sur les réactions d’hydrolyse-condensation d’un précurseur alcoxysilane fonctionnalisé par un groupement phosphonate qui permet d’envisager des propriétés d’ignifugation au polyamide 6. La formation du réseau inorganique fonctionnalisé est réalisée sans solvant en une seule étape au cours du procédé d’extrusion. Une approche en milieu modèle a tout d’abord été développée, montant que l’environnement chimique amide ainsi que les hautes températures étaient favorables à cette synthèse. Ensuite ces réactions ont été transférées du milieu liquide à la matrice polymère fondu. L’analyse chimique et les caractérisations morphologiques ont mis en évidence la formation de nanocomposites fonctionnalisés PA6/silice phosphorée. Enfin l’étude des propriétés anti-feu de ce nanocomposite a mis en avant une nette amélioration de la tenue au feu avec un taux de phosphore faible de 2% massique montrant l’intérêt de disperser la fonction ignifugeante à l’échelle nanométrique par cette approche originale.

This work presents an unusual approach to prepare a new flame retarded PA6 containing phosphorylated silica formed in situ during extrusion process. This nanocomposite is based on sol-gel method without solvent through reactive processing. A first fundamental point was to evaluate the kinetics and the structure of the inorganic species by carrying out these sol-gel reactions in a model medium of PA6 which is N-methyl acetamide. Thus, it was evidenced that the amide medium is advantageous to perform these reactions. Then, the phosphorus alcoxysilane derivative, the diethylphosphato-ethyltriethoxysilane (SiP) is incorporated in molten PA6. The physical and chemical characterizations of the materials elaborated by reactive extrusion showed the formation of phosphorylated particles in the polymer matrix. Finally the fire retardant properties were evaluated and it reveals that the heat release rate was diminished by more than 50% with only 2w% of phosphorus compared to the pure PA6. This was explained by the formation of a carbonaceous char preventing the heat and the combustion products to diffuse