Groupe dégradation et comportement au feu des matériaux organiques

Présentation

Constitution d’un groupe thématique de la SCF

L’utilisation croissante de matériaux polymères et composites requiert des températures d’utilisation toujours plus élevées et doit répondre à des exigences croissantes en matière de sécurité et respect de l’environnement.

Ceci conduit à développer des stratégies visant à limiter les processus de vieillissement thermochimique, de dégradation thermique en service ou durant l’élaboration et réduire significativement ou totalement le risque d’inflammation accidentelle de ces matériaux.

Ces stratégies mettent en oeuvre des modifications chimiques des polymères, l’incorporation de stabilisants thermiques, également pour de nombreuses applications d’additifs retardateurs de flamme, ou de structures macromoléculaires apparentées à celles qui sont constitutives du polymère, mais différant de celles-ci par des fonctionnalités retardatrices de flamme.

L’étude de la dégradation et du comportement au feu des matériaux organiques, polymères et composites revêt un caractère transversal, notamment en raison :

de la nature macromoléculaire de la phase qui se dégrade thermiquement,
des corrélations entre comportement lors de la dégradation et propriétés mécaniques ou rhéologiques,
du rôle important joué par des processus de dégradation aux interfaces dans des matériaux polymères le plus souvent multiphasés,
de la nature organo-minérale ou minérale de la plupart des systèmes retardateurs de flamme,
des processus dynamiques mis en jeu, pouvant entraîner le piégeage de matière volatile et le développement de processus pyrolytiques à l’abri de l’oxygène lors de la dégradation,
de l’impact des procédures REACH vis-à-vis de la mise sur le marché des matériaux polymères formulés en liaison avec leur comportement à la chaleur et au feu,
d’où la création d’un groupe pluridisciplinaire associant spécialistes du vieillissement thermochimique, du comportement au feu des polymères, chimistes et physico-chimistes macromoléculaires, modélisateurs, ainsi que des industriels spécialisés dans la synthèse et la formulation des additifs,des polymères et des domaines applicatifs comportant des matériaux destinés à des applications spécifiques.
Le champ d’action envisagé pour le futur groupe concerne ainsi :

l’étude des mécanismes de dégradation thermique des polymères en vue de l’accroissement de la tenue en service des matières plastiques et plus généralement des matériaux organiques dans le temps en liaison avec d’éventuels paramètres agressifs additionnels,
l’étude de leur modification chimique par dégradation thermique ménagée en vue du développement de processus chimiques de recyclage ou valorisation,
le développement de nouveaux matériaux polymères, alliages ou hybrides organo-minéraux visant à satisfaire des exigences croissantes en matière de température limite d’utilisation, résistance à l’ignition, auto-extinguibilité et débit calorifique minimal lors de la combustion,
la mise au point d’additifs stabilisants thermiques, de retardateurs de flamme ou de systèmes multicomposants basés sur des concepts innovants (compatibilité accrue avec le polymère, restriction de la mobilité des chaînes macromoléculaires, activité catalytique de charbonnement, intumescence, céramisation ou vitrification) en vue d‘améliorer les performances des matériaux organiques, polymères et composites en terme de résistance à la dégradation sans nuire à d’autres propriétés fonctionnelles (propriétés mécaniques, rhéologiques, diélectriques, propriétés optiques…),
l’impact des différentes contraintes de l’environnement d’usage du matériau polymère ignifugé formulé (lumière, température, radiations..) sur son comportement à long terme devra être sévèrement contrôlé, pour prendre en compte les interactions possibles entre retardateurs de flamme et additifs de stabilisation.
l‘étude des mécanismes d’action des retardateurs de flamme et stabilisants thermiques mis en oeuvre pour protéger des matériaux organiques, des polymères et composites vis-à-vis de processus de dégradation thermique ou d’inflammation.
Les actions du groupe sont menées en partenariat avec le GFP (Groupe Français des Polymères) au niveau national, ainsi qu’avec la société MoDeSt (Modification, Degradation and Stabilization of Polymers) au niveau européen.

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