Influence du vieillissement sur le comportement au feu de formulations hétérophasées ignifugées

Impact of ageing on the fire behaviour of flame-retarded formulations

• Auteur / Autrice : Rémy Mangin
• Direction : Marianne Cochez, José-Marie Lopez-Cuesta, Henri Vahabi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des matériaux
• Date : Soutenance le 16/11/2018
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale C2MP - Chimie mécanique matériaux physique (Lorraine ; 2018-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LMOPS - Laboratoire Matériaux Optiques, Photoniques et Systèmes (Metz)
• Jury : Président / Présidente : Véronique Bounor-Legaré
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre-Olivier Bussière, Maude Jimenez
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pierre-Olivier Bussière, Maude Jimenez

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polymères -- Détérioration

Acide polylactique

Polyméthacrylate de méthyle

Détérioration

Polymères ignifuges

Ignifugeants

Mots clés libres

Retardateurs de flamme

Polymères

Vieillissement

Comportement au feu

Nanoparticules

Aérosols

Flame retardants

Polymers

Ageing

Fire behaviour

Nanoparticles

Aerosols

Résumé

Le comportement au feu de matériaux polymères peut changer plus ou moins fortement après vieillissement, mettant en péril les biens et les personnes en cas d’incendie. Ces changements dépendent du système considéré (nature du système retardateur de flamme, de la matrice polymère) et des conditions de vieillissement. Or jusqu’à aujourd’hui, les normes exigent l’évaluation de la réaction au feu d’un matériau juste après fabrication et rarement après un vieillissement représentatif des conditions réelles d’utilisation. L’évolution des caractéristiques des polymères ignifugés au cours du temps est actuellement peu connue, et seules quelques études ont eu lieu à ce sujet. Le travail de cette thèse concerne donc l’impact du vieillissement sur les performances au feu de systèmes complexes de polymères ignifugés. L’étude est basée sur les polymères polyméthacrylate de méthyle (PMMA) et acide polylactique (PLA) ; le système retardateur de flamme est quant à lui constitué de charges phosphorées et de silicates nanométriques. Un protocole de vieillissement et une méthodologie d’étude ont ensuite été mis en place pour déterminer l’influence du vieillissement sur les propriétés de ces matériaux : morphologie, masse molaire des polymères, dégradation des retardateurs de flamme, comportement au feu. Enfin, les caractéristiques des produits émis en phase gaz au cours de la combustion d’échantillons vieillis et non vieillis ont été analysées

The fire behaviour of polymeric materials can be modified after ageing, possibly leading to severe damages. These modifications depend on the chemical nature of the system (polymeric matrix, flame retardant system) and on the ageing conditions. Currently, norms exist, that define fire properties of fresh flame-retarded materials; but only few studies have been performed on aged materials. The aim of this work consists in evaluating the impact of ageing of flame-retarded materials. Firstly, materials have been processed from various formulations. The study focused on poly(methyl methacrylate) (PMMA) and poly(lactic acid) (PLA) polymers; flame-retardant system combining a phosphorus compound and mineral nanoparticles was added. Then an operating procedure has been created to simulate ageing, and a methodology has been developed to assess the characteristics of the composites before and after ageing (viscosity, morphology, fire behaviour). Finally, the combustion aerosols emitted by unaged and aged formulations have been investigated