Ignifugation du polyamide 6 pour des applications électrotechniques

Fire retardancy of Polyamide 6 for electrotechnical applications

• Auteur / Autrice : Gwénaëlle Michaux
• Direction : Sophie Duquesne, Mathilde Casetta
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Molécules et matière condensée
• Date : Soutenance le 16/12/2014
• Etablissement(s) : Lille 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Villeneuve d'Ascq, Nord)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : UMET - Unité Matériaux et Transformations

Mots clés

Mots clés contrôlés

Électrotechnique -- Matériaux

Oxyde de titane

Matières plastiques renforcées à la fibre de verre

Ignifugeants

Essais de comportement au feu

Polyamides

Mots clés libres

Dihydroxyde de magnésium

Résumé

Cette étude s’intéresse aux procédés d’ignifugation d’un thermoplastique, le polyamide 6 (PA6), et plus particulièrement à l’ajout en masse d’un retardateur de flamme (RF) minéral : le dihydroxyde de magnésium (MDH). L’objectif de ce projet consiste à remplacer le retardateur de flamme d’une formulation existante, constituée de PA6 renforcé fibres de verre (FV) et ignifugée à l’aide de cyanurate de mélamine, pour des raisons sanitaires et environnementales, en vue d’une application dans le domaine électrotechnique. Dans un premier temps, du MDH, avec ou sans traitement de surface, est étudié dans un mélange PA6 18%FV 40%RF et l’utilisation de la charge présentant un traitement de surface vinylsilane s’est avéré particulièrement efficace en terme d’amélioration du comportement au feu. Les mécanismes d’ignifugation furent étudiés et révèlent que le traitement de surface agit comme un comptabilisant et un agent dispersant, ce qui permet d’avoir une meilleure action en phase condensée. Comme de grandes quantités de MDH sont nécessaires pour obtenir de bonnes propriétés feu, ce qui altère les propriétés mécaniques, la diminution du taux de fibres de verre a été considérée dans un second temps. Il a été démontré que les fibres de verre participent à la formation de la phase condensée engendrée par la déshydratation du MDH en augmentant son efficacité. Dans un troisième temps, l’influence de l’ajout de dioxyde de titane, utilisé comme pigment blanchissant, fut étudié. Il a été suggéré que le TiO2 engendrait le clivage des chaines de PA6 durant la mise en œuvre et durant la combustion du matériau, mais que la mesure de cet effet dépend de la composition du mélange.

This study deals with the fireproofing of a thermoplastic, polyamide 6 (PA6), especially with the addition of a mass of flame retardant (FR) mineral: magnesium dihydroxide (MDH). The objective of this project is to replace the flame retardant of an existing formulation, consisting of polyamide 6 reinforced with glass fibers (GF) and fire retarded with melamine cyanurate, for electrotechnical applications. Initially, the MDH, with or without surface treatment, is studied in a mixture PA6 18% GF 40% FR and the use of the filler treated with vinylsilane was particularly effective in terms of fire performances. Fireproofing mechanisms were studied and show that the surface treatment acts as a compatibilizing agent and as a dispersing agent which allows a better action in the condensed phase. As large quantities of MDH are needed to obtain good fire properties, which alters the mechanical properties, the reduction of the glass fiber content was considered in a second time. It has been shown that glass fibers contribute to the formation of the condensed phase generated by the dehydration of MDH by increasing its effectiveness. Thirdly, the influence of the addition of titanium dioxide used as a whitening pigment was studied. It was suggested that TiO2 induced the cleavage of polyamide 6 chains during processing and during combustion of the material, but that the extent of this effect depends on the composition of the formulation.