Ignifugeants : types, sélection et approvisionnement en vrac – RawSource

Une gaine de câble qui doit passer un test de combustion vertical. Une mousse souple qu’une norme d’inflammabilité pour meubles ne laissera pas passer. Un plastique technique qui a besoin d’un classement au feu sans le chlore que son client OEM a banni. Chacun de ces cas est un problème d’ignifugation, et le résoudre revient à associer la bonne chimie d’additif au polymère, à la température de traitement et au test au feu que vous devez passer.

En bref : Un retardateur de flamme est un additif (ou, plus rarement, un co-monomère réactif) qui interrompt la combustion, soit en phase gazeuse (en piégeant les radicaux qui alimentent la flamme), soit en phase condensée (en formant un charbon protecteur ou en libérant de l’eau pour refroidir et diluer). Les principales familles sont les esters phosphates (polyvalents, beaucoup font aussi office de plastifiants), les hydroxydes métalliques tels que le trihydrate d’alumine et l’hydroxyde de magnésium (bon marché, endothermiques, utilisés à des taux de charge élevés), les systèmes intumescents (une source d’acide, une source de carbone et un agent gonflant qui construisent un charbon expansif), les synergistes azotés (la mélamine et ses sels), les composés du bore, et le trioxyde de diantimoine (un synergiste qui renforce les systèmes halogénés, pas un produit autonome). Le choix est dicté par le polymère, la température de traitement, la taux de charge que vous pouvez tolérer, la test au feu, et de plus en plus par le fait que l’application requière une sans halogène solution.

Qu’est-ce qu’un retardateur de flamme ?

La combustion nécessite trois éléments dans une boucle auto-entretenue : la chaleur, le combustible (les fragments volatils qu’un polymère dégage en se décomposant) et les radicaux libres porteurs de chaîne dans la flamme. Un retardateur de flamme rompt cette boucle en agissant sur l’un ou plusieurs d’entre eux. Certains agissent en phase gazeuse, libérant des espèces qui neutralisent les radicaux de la flamme afin que moins de chaleur revienne au polymère. D’autres agissent en phase condensée, favorisant une couche de charbon carbonisée qui protège le polymère sous-jacent et prive la flamme de combustible, ou en se décomposant de manière endothermique pour absorber la chaleur et libérer de la vapeur d’eau qui dilue les gaz combustibles. La plupart sont additifs (mélangés dans le polymère lors de la compoundage) ; un ensemble plus restreint sont réactifs (intégrés dans le squelette du polymère, de sorte qu’ils ne peuvent pas migrer). Les données d’identité et de propriétés des composés individuels sont publiées à des sources primaires telles que PubChem.

Additif contre réactif, et le virage vers le sans halogène

Deux distinctions encadrent presque chaque sélection. La première est additif contre réactif: les retardateurs de flamme additifs sont plus simples et moins coûteux mais peuvent migrer, ressuer ou être extraits au fil du temps ; les types réactifs sont liés au polymère et sont permanents mais nécessitent une chimie compatible. La seconde est halogéné contre sans halogène. Les retardateurs de flamme halogénés (bromés et chlorés) sont des agents en phase gazeuse très efficaces, mais de nombreux marchés et OEM ont évolué vers sans halogène des systèmes pour des raisons de fin de vie, de fumée et de réglementation. Les esters phosphates, les hydroxydes métalliques, les systèmes intumescents et azotés et le bore sont tous des voies sans halogène. Le statut réglementaire varie selon la région, la substance et l’utilisation finale, alors confirmez le statut de tout produit spécifique pour votre marché et votre application.

Les familles de retardateurs de flamme

Esters phosphates — polyvalents, souvent plastifiants à double fonction

Des liquides et solides à base de phosphore qui agissent principalement en phase condensée (promotion du charbon) avec une certaine activité en phase gazeuse, et dont beaucoup plastifient le polymère, accomplissant deux tâches à la fois. Ils sont au cœur de la gamme RawSource. Les incontournables sont le phosphate de triéthyle (TEP) et le triméthylphosphate (TMP) (faible viscosité, également utilisés comme solvants et intermédiaires), les phosphates triaryliques le phosphate de triphényle (TPP), le tricrésylphosphate (TCP), le trixylénylphosphate (TXP) et le phosphate de triphényle isopropylé (IPPP), et les plastifiants-RF alkyl-aryliques le crésyl diphényl phosphate (CDP), l’isodécyl diphényl phosphate (IDDP) et le 2-éthylhexyl diphényl phosphate (DPO). Les grades trialkyliques le tris(2-éthylhexyl) phosphate (TOF), le tris(2-butoxyéthyl) phosphate (TBEP) et le triisobutyl phosphate (TIBP) remplissent des rôles de plastifiant, d’antimousse et de basse température, le tributylphosphate (TBP) est un phosphate solvant/antimousse, et le tris(1-chloro-2-propyl) phosphate (TCPP) est le phosphate chloré largement utilisé dans la mousse de polyuréthane. Pour une utilisation en plastique technique à fort taux de charbon, il y a le bicyclique en cage phosphate (PEPA).

Hydroxydes métalliques — bon marché, endothermiques, taux de charge élevé

Charges minérales qui se décomposent de manière endothermique, absorbant la chaleur et libérant de l’eau qui refroidit le polymère et dilue les gaz combustibles, tandis que l’oxyde résiduel forme une couche protectrice. Elles sont peu coûteuses et sans halogène mais s’utilisent à des taux de charge élevés (souvent 40 à 60 %), ce qui affecte les propriétés mécaniques. Hydroxyde d’aluminium (ATH) est le retardateur de flamme le plus utilisé en volume dans le monde ; hydroxyde de magnésium (MDH) se décompose à une température plus élevée, il convient donc aux polymères transformés au-dessus du point de décomposition de l’ATH. Oxyde de magnésium et l’agent supprimant les fumées aluminium et de magnesium (hydroxydes et de carbonates d’) complètent l’ensemble minéral.

Systèmes intumescents — une barrière de char en expansion

Les retardateurs de flamme intumescents forment un ensemble en trois parties : une source d’acide, a source de carbone et un agent gonflant qui, ensemble, gonflent en un char épais et isolant lorsqu’ils sont chauffés. Polyphosphate d’ammonium (APP) est la source d’acide et l’ossature de la plupart des revêtements et composés intumescents sans halogène ; pentaérythritol est le formateur de carbone/char classique ; et une source d’azote telle que la mélamine fournit le gaz gonflant. Ce trio est le cœur des peintures ignifuges intumescentes et de nombreux composés polyoléfiniques sans halogène.

Synergistes azotés — la mélamine et ses sels

Les additifs à base d’azote libèrent des gaz inertes qui diluent la flamme et favorisent le char, et ils fonctionnent particulièrement bien dans les polymères contenant de l’azote. Mélamine, cyanurate de mélamine (le retardateur de flamme standard pour les nylons non chargés) et résine mélamine-méthanal couvrent ce domaine, souvent associés au phosphore pour une synergie phosphore-azote.

Composés du bore — char, couche vitreuse et contrôle de l’incandescence résiduelle

Les additifs à base de bore favorisent le char, forment une couche vitreuse protectrice et suppriment l’incandescence résiduelle et les fumées. Borate de zinc est largement utilisé comme synergiste et remplacement partiel du trioxyde de diantimoine ; acide orthoborique et le borax (tétraborate de sodium décahydraté) sont standard pour les traitements cellulosiques et du bois.

Trioxyde de diantimoine — un synergiste, pas un produit autonome

Trioxyde de diantimoine (ATO) a peu d’effet retardateur de flamme à lui seul ; c’est un synergiste en phase gazeuse qui augmente fortement l’efficacité des retardateurs de flamme halogénés, permettant aux formulateurs d’en utiliser moins. Il est donc spécifié avec une source d’halogène, et ne fait pas partie d’un système sans halogène. Vérifiez le statut réglementaire pour votre marché et votre application.

Phosphinates et autres options pour plastiques techniques

Pour les plastiques techniques chargés de verre (PA, PBT) transformés à haute température, le diéthylphosphinate d’aluminium est une option de premier plan sans halogène, en phase condensée, généralement combinée à un synergiste azoté. Les sels de phosphate tels que phosphate de diammonium (DAP), phosphate monoammonique (MAP) et phosphate d’urée remplissent des rôles de traitement ignifuge cellulosique, textile et du bois.

Comment fonctionnent les retardateurs de flamme

Comment sélectionner un retardateur de flamme

Répondez à cinq questions. Polymère et température de transformation : l’additif doit résister à la température de compoundage et d’utilisation finale, c’est pourquoi le MDH remplace l’ATH au-dessus de son point de décomposition et les phosphinates conviennent aux plastiques techniques à haute température. Taux de charge que vous pouvez tolérer : les hydroxydes minéraux nécessitent des taux de charge élevés qui modifient les propriétés mécaniques, tandis que les systèmes au phosphore et intumescents fonctionnent à des taux d’ajout plus faibles. L’essai au feu : la norme que vous devez satisfaire (combustion verticale, fil incandescent, calorimètre à cône, une norme mobilier ou câble) fixe l’objectif et souvent la famille. Sans halogène ou non : de nombreux constructeurs et marchés exigent désormais l’absence d’halogène, ce qui oriente vers les voies phosphore, minérale, intumescente, azote et bore. Fonction secondaire : un ester de phosphate qui plastifie également, ou un borate qui supprime également les fumées, peut remplir deux fonctions et simplifier la formulation. Validez le package final par l’essai au feu réel sur votre pièce, et non en théorie.

Où les retardateurs de flamme sont utilisés

Achat de retardateurs de flamme en vrac

RawSource s’approvisionne en gamme de retardateurs de flamme directement auprès des producteurs : l’ensemble du groupe des esters phosphoriques (TEP, TMP, TPP, TCP, TXP, IPPP, CDP, IDDP, DPO, TBEP, TIBP, TBP, TCPP), les hydroxydes minéraux (ATH, MDH), les composants intumescents (APP, pentaérythritol, mélamine et sels), les composés du bore (borate de zinc, acide orthoborique, borax), le diéthylphosphinate d’aluminium et le synergiste trioxyde de diantimoine. Indiquez-nous le polymère, la température de mise en œuvre, le test au feu que vous devez réussir, votre taux de charge maximal, et si l’application doit être exempte d’halogènes, et nous vous proposerons le bon produit ou système avec CoA, TDS et SDS par lot. Nombre de ces produits font aussi office de plastifiants ou de solvants, ce qui est répertorié aux côtés des composants de base dans le guide des amines pour les synergistes azotés. Le statut réglementaire, l’adéquation et la manipulation sûre relèvent de la responsabilité de l’acheteur ; vérifiez-les pour votre juridiction.

Foire aux questions

Qu’est-ce qu’un retardateur de flamme et comment fonctionne-t-il ?

Un retardateur de flamme est un additif ou un co-monomère réactif qui interrompt la combustion. Il agit en phase gazeuse en captant les radicaux qui entretiennent la flamme, ou en phase condensée en formant une couche protectrice de char ou en se décomposant de façon endothermique pour refroidir le polymère et libérer de l’eau qui dilue les gaz combustibles.

Quels sont les principaux types de retardateurs de flamme ?

Les principales familles sont les esters phosphoriques, les hydroxydes métalliques (trihydrate d’alumine et hydroxyde de magnésium), les systèmes intumescents (une source acide, une source de carbone et un agent gonflant), les synergistes azotés (mélamine et ses sels), les composés du bore, les phosphinates pour plastiques techniques, et le trioxyde de diantimoine comme synergiste pour les systèmes halogénés.

Qu’est-ce qu’un retardateur de flamme sans halogène ?

Un retardateur de flamme sans halogène ne contient ni brome ni chlore. Les esters phosphoriques (qualités non chlorées), les hydroxydes métalliques, les systèmes intumescents et azotés, les composés du bore et les phosphinates sont autant de voies sans halogène désormais exigées par de nombreux OEM et marchés. Vérifiez le statut réglementaire pour votre produit et votre marché spécifiques.

Quel retardateur de flamme est utilisé dans la mousse de polyuréthane ?

La mousse de polyuréthane utilise généralement des esters phosphoriques liquides, le tris(1-chloro-2-propyl) phosphate (TCPP) étant courant dans les mousses rigides et souples et le phosphate de triéthyle (TEP) étant utilisé lorsqu’on souhaite un phosphate sans halogène à faible viscosité. La bonne qualité dépend du système de mousse et du test au feu.

Pourquoi le trioxyde de diantimoine est-il utilisé avec les retardateurs de flamme ?

Le trioxyde de diantimoine a peu d’effet seul ; c’est un synergiste en phase gazeuse qui augmente fortement l’efficacité des retardateurs de flamme halogénés, ce qui permet aux formulateurs d’atteindre un classement au feu avec une quantité totale d’additif moindre. Il est toujours utilisé avec une source d’halogène, jamais comme solution sans halogène.

Qu’est-ce qu’un retardateur de flamme intumescent ?

Un système intumescent est un ensemble en trois parties — une source acide telle que le polyphosphate d’ammonium, une source de carbone telle que le pentaérythritol, et un agent gonflant azoté tel que la mélamine — qui gonfle en un épais char isolant lorsqu’il est chauffé, protégeant ainsi le substrat. C’est la base de la plupart des revêtements ignifuges sans halogène.

Comment choisir un retardateur de flamme pour les plastiques ?

Partez du polymère et de sa température de mise en œuvre, du test au feu que vous devez réussir, du taux de charge que vous pouvez tolérer sans perdre de propriétés mécaniques, et de la nécessité ou non que l’application soit sans halogène. Les hydroxydes minéraux conviennent aux polyoléfines à fort taux de charge, les phosphinates et le cyanurate de mélamine conviennent aux plastiques techniques, et les esters phosphoriques conviennent au polychlorure de vinyle et aux mousses. Confirmez en réalisant le test au feu réel sur votre pièce.

Note éditoriale. Cet article constitue une orientation technique générale destinée aux acheteurs et formulateurs industriels et professionnels. Les mécanismes, les caractéristiques des familles et les conseils de sélection sont des références typiques et généralisées à valider sur votre propre ligne et par rapport au test au feu pertinent ; le Certificat d’Analyse et la Fiche de Données Techniques régissent la qualité que vous achetez. Rien ici ne constitue une allégation de sécurité, de santé ou d’efficacité. Les retardateurs de flamme ont des exigences spécifiques de manipulation et de danger et plusieurs sont soumis à une réglementation évolutive — consultez toujours la Fiche de Données de Sécurité (SDS) en vigueur avant toute manipulation, et vérifiez le statut réglementaire, les restrictions et l’adéquation pour votre application et votre juridiction. RawSource n’offre aucune garantie, expresse ou implicite, et décline toute responsabilité quant à l’utilisation de ces informations.