Ignifugation de polyuréthanes par des phosphonates réactifs
par Wassef Elkhatib
Thèse de doctorat en Sciences. Chimie
Sous la direction de Claude Bunel.
Soutenue en 2002
à Rouen, INSA , en partenariat avec Laboratoire de Matériaux Macromoléculaires (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime) (laboratoire) .
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Résumé
Dans ce travail de thèse, notre objectif était l'amélioration de la tenue au feu de polyuréthanes à base de polybutadiène hydroxytéléchélique (PBHT), dont les performances dans ce domaine sont particulièrement faibles. Après une étude bibliographique, ce sont les phosphonates qui ont retenu notre attention car ils présentent le meilleur compromis facilité de synthèse - performances. De plus, la voie de l'immobilisation dans la chaîne polymère a été choisie en raison de la stabilité dans le temps du pouvoir ignifugeant, par absence de migration, et de l'emploi de concentrations plus faibles pour un résultat identique. Trois diol phosphonates ont été synthétisés. Une étude cinétique complète a été menée sur la réaction thiolène. Plusieurs modèles cinétiques ont été proposés en parfait accord avec nos résultats expérimentaux. L'étude des propriétés mécaniques met en évidence qu'il n'y a aucune interaction entre les segments souples (SS) et les segments rigides (SR). La Tg du PBHT ne varie pas quel que soit le taux de SR. Cependant, on remarque naturellement une augmentation de la Tg (SR) avec le taux de SR. Ce taux augmentant avec celui en diol, donc en phosphore, cette observation conduit à n'introduire qu'un taux de phosphore ne dépassant pas 1,5 % pour conserver un matériau relativement souple. En conclusion, nous avons montré que les diol phosphonates sont de bons candidats pour l'ignifugation de polyuréthanes car ils confèrent de bonnes performances thermiques sans nuire fondamentalement aux performances mécaniques
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Titre traduit
Ignifugation of polyurethanes by reactive phosphonates
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Résumé
It is well known that polyurethanes based on hydroxyl terminated polybutadiene (HTPB) and (methylene diisocyanate) MDI have a weak fire resistance. Our target is to improve fire resistance of these polyurethanes by addition of a phosphorus compound as chain extender. Three types of diol phosphonates were synthetized. Different kinetic models were proposed concerning thiolene reaction in agreement with our experimental results. We used these diol phosphonates as chain extenders to obtain elastomer polyurethanes (PUs) with various phosphorus contents. The mechanical properties using DMA showed two relaxation transitions assumed as Tgs. The Tg of HTPB soft segments (SS) is unchanged although the Tg of the hard segments (HS) increases by increasing the phosphorous amount. The Tg of the samples containing 1. 5 % of phosphorus preserves the flexibility of the materials. The thermal degradation of PUs by TGA was examined. It showed a fire resistance improvement of phosphorus-containing PU e. . .
