Amélioration du comportement au feu des élastomères silicones pour des applications en câblerie

by Rémi Boissezon

Doctoral thesis in Chimie et physicochimie des matériaux

Under the supervision of Jean-Jacques Robin and José-Marie Lopez-Cuesta.

defended on 17-12-2014

in Montpellier 2 , under the authority of Sciences Chimiques (Montpellier ; École Doctorale ; ...-2014) , in a partnership with Institut Charles Gerhardt (Montpellier) (laboratoire) .

  • Alternative Title

    Improved fire behavior of silicone elastomers for electric cable applications


  • Abstract

    Silicones exhibit excellent fire properties. They do not release toxic products and release a low rate of heat when they burn. However, to be used as wires for safety devices, they need greater ashes cohesion and they have to release less smoke during combustion. To that end, many phosphorus compounds have been introduced in a model silicone formulation to generate a charring layer. Whatever the phosphorous compound introduced in formulations, the fire behavior was deteriorated and the silicone thermal stability decreased. Moreover, the residue cohesion was not improved by these compounds. Hence, glass frits with low melting points and borates based compounds were tested in a second step. Just one particular glass frit was able to improve the ashes cohesion but the fire behavior was impaired by a decrease of the silicone thermal stability.The objective in term of decrease of smoke release was achieved by the dispersion of a high aspect ratio talc able to generate a barrier effect. This barrier effect also permitted to decrease the total heat release and mass loss. Unfortunately, ashes cohesion was not improved by this talc. In combination with melamine cyanurate, this talc succeeded to reach the V-0 classification according to the UL-94 test. The talc still imparts a barrier effect but it was slightly disturbed by the gaseous release of nitrogen compound. An optimization of the formula could be interesting to preserve the V-0 classification and an optimum barrier effect.


  • Abstract

    Les silicones possèdent naturellement d'excellentes propriétés au feu. Ils dégagent peu de chaleur et ne produisent pas de composés toxiques en brulant. Cependant, pour leur utilisation en câblerie de sécurité, il est nécessaire d'améliorer la cohésion des cendres et diminuer l'opacité des fumées produites par leur combustion. Aussi, dans le cadre de ce travail, plusieurs additifs phosphorés ont été incorporés dans une formulation silicone modèle pour générer du charbonnement. Quel que soit le composé phosphoré introduit, le comportement au feu a été dégradé du fait d'une diminution de la stabilité thermique du silicone. De plus, la cohésion des résidus n'a pas été améliorée par ces composés. C'est pourquoi des verres de bas point de ramollissement et des borates ont été testés dans un second temps. Sur l'ensemble de ces nouveaux essais, seul un verre en particulier a permis d'augmenter la cohésion des cendres mais celui-ci a également dégradé le comportement au feu en déstabilisant thermiquement le silicone. L'objectif de la réduction de la quantité de fumées dégagée a été atteint en générant un effet barrière grâce à la dispersion d'un talc de haut facteur de forme. Cet effet barrière a également permis de diminuer le débit calorifique et d'augmenter la quantité de résidus finaux sans cependant augmenter la cohésion des cendres. La combinaison de ce même talc avec le cyanurate de mélamine nous a permis d'obtenir la classification V-0 au test UL-94. L'effet barrière du talc a été conservé mais est légèrement perturbé par le dégagement gazeux de l'additif azoté. Une optimisation de la formulation serait intéressante à mener pour conserver la classification V-0 et un effet barrière optimum.



=The full text of this thesis will be available on intranet from 17-12-2019

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