La résine époxy (EP), un matériau essentiel dans diverses applications telles que les adhésifs, les revêtements et les composites, est confrontée à des défis en raison de son inflammabilité intrinsèque et de sa production de fumée dense, ce qui constitue une menace pour la sécurité et les biens. Pour résoudre ces problèmes, des modifications visant à améliorer le caractère ignifuge sont impératives.
Bien que de nombreux retardateurs de flamme (FR) aient été développés, la plupart proviennent de sources non renouvelables, ce qui entre en conflit avec les objectifs de développement durable. Récemment, les FR biosourcés comme l’acide phytique (PA) ont attiré l’attention en raison de leur nature renouvelable, abondante et biodégradable. Parmi ceux-ci, le PA se distingue par sa grande efficacité ignifugeante due à sa teneur importante en phosphore. Cependant, le défi demeure car certains RF biosourcés dépendent encore de produits à base de pétrole pour leur efficacité.
Sur ce sujet, Science et technologie de la gestion des urgences a publié un article de recherche intitulé « Un ignifuge hyperramifié d’origine biologique pour le composite époxy de sécurité incendie et de suppression de fumée. »
Cette étude détaille le développement innovant et la caractérisation complète d’un ignifuge entièrement biologique nommé PA-DAD, créé par une simple réaction de neutralisation entre le 1,10-diaminodécane (DAD) et l’acide phytique (PA). Les analyses par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR), par résonance magnétique nucléaire (RMN) et par calorimétrie différentielle à balayage (DSC) ont confirmé la synthèse réussie du PA-DAD, démontrant des changements dans la liaison chimique indiquant la formation d’un retardateur de flamme.
Ce retardateur de flamme d’origine biologique a ensuite été incorporé dans des composites de résine époxy (EP) pour étudier son impact sur le caractère ignifuge et les propriétés mécaniques. L’ajout de PA-DAD a considérablement amélioré les valeurs de l’indice limite d’oxygène (LOI) et les indices UL-94 des composites EP, démontrant ainsi son efficacité pour améliorer la résistance au feu.
L’analyse thermogravimétrique (TGA) et les tests de calorimétrie à cône ont en outre révélé que le PA-DAD augmentait le rendement de charbon et réduisait le taux de dégagement de chaleur (RR), la production totale de fumée (TSP) et les émissions de gaz toxiques pendant la combustion, affirmant ainsi sa flamme supérieure. efficacité retardatrice.
La formation d’une couche de charbon dense et intumescente agit comme une barrière thermique, réduisant le transfert de chaleur et de masse pendant la combustion. Pendant le processus de combustion, la décomposition du PA-DAD peut produire des produits contenant du POC, du PO· et du NH3, capturant ainsi les radicaux libres actifs de H· et OH·, réduisant les émissions d’oxygène et de gaz toxiques et empêchant la dégradation continue de le substrat.
De plus, l’étude a exploré les propriétés mécaniques des composites EP, notant des résistances améliorées à la traction, à la flexion et aux chocs avec l’ajout de PA-DAD, attribuées à l’augmentation de la densité de réticulation et aux capacités de dissipation d’énergie des liaisons ioniques formées par PA-DAD.
En conclusion, PA-DAD apparaît comme un retardateur de flamme exceptionnellement efficace et respectueux de l’environnement, qui non seulement améliore considérablement le profil de sécurité incendie des composites en résine époxy (EP), mais préserve ou améliore également leurs propriétés mécaniques. Ces travaux soulignent le potentiel de l’utilisation de matériaux biosourcés pour des applications de sécurité incendie, offrant une voie prometteuse pour le développement de retardateurs de flamme durables et performants.
Les résultats présentent une valeur considérable pour les applications futures dans la création de matériaux ignifuges plus sûrs et plus respectueux de l’environnement, marquant ainsi une contribution remarquable au domaine de la science et de l’ingénierie des matériaux.
Plus d’information:
Zhiqian Lin et al, Un ignifuge hyperramifié d’origine biologique pour le composite époxy de sécurité incendie et de suppression de fumée, Science et technologie de la gestion des urgences (2023). DOI : 10.48130/EMST-2023-0021
Fourni par Maximum Academic Press