Retardateurs de flamme à base d'azote
Cet article traite des retardateurs de flamme azotés, et plus particulièrement de la mélamine et de ses dérivés. Certains peuvent être utilisés seuls ou constituent les principaux composants de retardateurs de flamme intumescents. Ces retardateurs de flamme sont sans halogène, à faible dégagement de fumée, stables à la chaleur et à la lumière, et présentent une bonne efficacité ignifuge à faible coût. Leur principal inconvénient réside dans la difficulté de mise en œuvre et la faible dispersion des plastiques qu'ils permettent de retarder dans le matériau de base. Les exigences relatives à la taille et à la distribution granulométrique sont plus strictes, et l'ajout d'agents coefficients est parfois nécessaire. Outre la mélamine, on trouve également le cyanurate de mélamine (MCA) , les phosphates, les borates, les sels de guanidine, les sels de dicyandiamide, etc. Ces retardateurs de flamme sont utilisés dans les PA, PU et PO. Ils peuvent être utilisés dans les résines PA, PU, PO, PET, PS, PVC et époxy, et conviennent également aux textiles, peintures, bois et papier.
L'une des principales utilisations des composés azotés comme ignifugeants est leur association avec des ignifugeants phosphorés, afin d'obtenir une synergie phosphore-azote. Les mélanges de composés azotés et de composés phosphorés ont un effet ignifuge sur la cellulose supérieur à la somme des effets ignifuges de chaque composé. L'azote favorise la phosphorylation de la cellulose par l'acide phosphorique et contribue ainsi à l'effet ignifuge gonflant. Par conséquent, les composants actifs de nombreux ignifugeants intumescents sont le phosphore et l'azote.
Mélaminé
La mélamine (MA) est ininflammable, se sublimant facilement sous l'effet de la chaleur et se décomposant sous l'effet d'une forte chaleur. Voici pourquoi elle est un excellent retardateur de flamme :
- Les réactions de décomposition se produisent entre 250 et 450 °C, absorbant de grandes quantités de chaleur et dégageant de l'ammoniac pour former une variété de condensats ;
- La capacité d’influencer le comportement de fusion du matériau et d’accélérer sa carbonisation en coke.
La mélamine est peu coûteuse, non corrosive, non irritante pour la peau et les yeux, et non mutagène. Son inconvénient est qu'elle produit du cyanure toxique lorsqu'elle se décompose à haute température.
La mélamine est un retardateur de flamme largement utilisé, notamment comme composant des retardateurs de flamme intumescents et des résines ignifuges polyuréthane et triazine. Utilisée en association avec des esters phosphates liquides, la mélamine est largement utilisée pour retarder la flamme des mousses de polyuréthane.
Cyanurate de mélamine
Le cyanurate de mélamine est produit par réaction de la mélamine avec de l'acide cyanurique, appelé MCA. C'est un lubrifiant et un ignifugeant, sous forme de poudre cristalline blanche, inodore et sans goût. Très stable à moins de 300 °C, il commence à se sublimer vers 350 °C, mais ne se décompose pas. Sa température de décomposition est d'environ 440 à 450 °C. Le MCA, riche en azote, absorbe très facilement l'humidité. Il se déshydrate à haute température en charbon actif, brûle l'azote gazeux, dilue la concentration en oxygène et décompose les polymères générés par le gaz. De plus, la génération de gaz et la convection thermique évacuent une partie de la chaleur, assurant ainsi une fonction ignifuge.
Le MCA est largement utilisé dans le caoutchouc, le nylon, les résines phénoliques, les résines époxy, les émulsions acryliques et autres résines oléfiniques. Il est utilisé comme retardateur de flamme pour les résines époxy. Son indice d'oxygène est passé de 24 % à 28 %, puis à 46 % et enfin à 48 %, ce qui le rend particulièrement adapté aux composants et pièces électriques ignifuges. Il est ajouté aux émulsions d'acétate de vinyle, d'acrylate et de caoutchouc pour obtenir des revêtements ignifuges offrant une excellente adhérence et une excellente fluidité, sans contamination colorante.
Le MCA est un retardateur de flamme triazine aux excellentes propriétés, et son utilisation ou son mélange avec d'autres retardateurs de flamme est beaucoup plus efficace que l'utilisation de la mélamine seule.
Phosphonates de mélamine
Les phosphonates de mélamine peuvent être préparés à partir de mélamine et d'acide monophénylphosphonique. Leur inconvénient est leur difficulté de préparation et, pour éviter le moussage lors du mélange avec des polyoléfines, un dégazage est effectué. Ce retardateur de flamme peut également provoquer une contamination des colorants. Il est largement utilisé comme retardateur de flamme pour les polyoléfines et le polystyrène.
Pyrophosphate de mélamine
Le pyrophosphate de mélamine peut être produit en traitant la mélamine avec de l'acide phosphorique, puis en la chauffant à 250-270 °C. Il existe de nombreux retardateurs de flamme pour les fibres, les textiles et certains plastiques, mais leur effet ignifuge sur les plastiques polyuréthanes n'est pas satisfaisant. Le pyrophosphate de mélamine peut être utilisé efficacement pour retarder la flamme de ces plastiques. Le polypropylène ignifuge, par sa réaction avec le pentaérythritol ou avec le pentaérythritol et l'acide phosphorique, peut également former un matériau de cokéfaction carbonisé ininflammable et non coulant.
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