Modélisation et simulation de la dégradation thermique de mousses de polyuréthane : application à la compréhension de leur comportement au feu

par Jérôme Lefebvre

Thèse de doctorat en Structure et Dynamiques des Systèmes réactifs

Sous la direction de Michel Le Bras et de Serge Bourbigot.

Soutenue en 2003

à Lille 1 .


  • Résumé

    Cette étude présente les mécanismes de dégradation et les procédés d'ignifugation des mousses de polyuréthane (PU). L'étude de la pyrolyse d'une mousse rigide de PU à l'aide d'outils de modélisation des données thermogravimétriques permet de détenniner les paramètres cinétiques associés à chaque étape de la décomposition et de prédire la stabilité du polymère sous des conditions isothermes. L'étude de la chimie du système en phase condensée et en phase gaz les résultats de la modélisation et propose des mécanismes de dégradation. En présence d'oxygène, la chimie de dégradation de la mousse rigide est modifiée, notamment par la formation d'espèces plus stables thermiquement jusqu' à des températures de l'ordre de 600ʿC. Il est également montré que les propriétés thermiques d'une mousse de PU dépendent fortement de la nature des constituants, ainsi les mousses rigides et les mousses souples présentent des stabilités thenniques totalement différentes. L'évaluation des propriétés feu des mousses souples de PU est réalisée par application de normes spécifiques. Des corrélations entre ces tests et les données du calorimètre à cône et de l'analyse thermogravimétrique sont mises en évidence. Ces corrélations pennettent la prévision du comportement au feu des mousses souples en considérant les données obtenues par calorimétrie par consommation d'oxygène. Dans une deuxième partie, les propriétés "retard au feu" d'une mousse de PU sont discutées en considérant la composition. Il est montré que la teneur en eau (et donc la densité) et la teneur en isocyanate sont des paramètres de la formulation de la mousse qui influent sur ses propriétés feu. Une étude bibliographique des différents systèmes retardant l'inflammation des mousses PU conduit à la sélection d'additifs appartenant à la famille des chloroalkylphosphates éventuellement associés à la mélamine. Une étude de la compréhension des modes d'action de ces systèmes est présentée, qui montre que la protection du polymère intervient à la fois par un mécanisme en phase gaz et en phase condensée. Cette étude a conduit au développement de fonnulation "retard au feu" efficaces, répondant ainsi aux exigences des fournisseurs de mousse PU et également à l'élaboration de programmes de modélisation de la stabilité thennique des matériaux polymères. Elle apporte également une contribution à la compréhension de la chimie de dégradation des mousses de PU et aux modes d'action des agents ignifugeants.

  • Titre traduit

    Modelling and prediction of thermal degradation of PU foams : comprehensive study of their fire behavior


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  • Détails : 193 p.
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  • Bibliothèque : Université des sciences et technologies de Lille (Villeneuve d'Ascq, Nord). Service commun de la documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 50376-2003-161
  • Bibliothèque : Université des sciences et technologies de Lille (Villeneuve d'Ascq, Nord). Service commun de la documentation.
  • Disponible pour le PEB
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