Étude du comportement au feu de matériaux polymères contenant des bio-nanoparticules fonctionnalisées

Fire behavior study of polymer materials containing functionalized bio-based nanoparticles

• Auteur / Autrice : Benjamin Chollet
• Direction : Laurent Ferry, Fouad Laoutid
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie et Physico-Chimie des Matériaux
• Date : Soutenance le 23/11/2018
• Etablissement(s) : IMT Mines Alès
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Chimiques (Montpellier ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre des Matériaux des Mines d'Alès (Alès)
• Jury : Président / Présidente : José-Marie Lopez-Cuesta
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurent Ferry, Fouad Laoutid, Stéphane Giraud
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Etienne Fleury, Marianne Cochez

Mots clés

Mots clés libres

Acide polylactique

Lignine

Cellulose

Nanoparticules

Composés phosphorés

Comportement au feu

Polylactide

Lignin

Cellulose

Nanoparticles

Phosphorous compounds

Fire behavior

Résumé

La volonté croissante de diminuer l’empreinte écologique des matières plastiques favorise le développement de polymères et d’additifs issus de ressources renouvelables afin de limiter leur impact environnemental. Les retardateurs de flamme sont une famille d’additifs qui jouent un rôle crucial dans de nombreux domaines d’application où le risque d’incendie est avéré. Cette étude vise donc à développer de nouveaux systèmes retardateurs de flamme à partir de composés issus de la biomasse afin d’améliorer le comportement au feu d’un polymère bio-sourcé, l’acide polylactique (PLA). La lignine et la cellulose ont été choisies comme composés de base. Des procédés adaptés ont permis de transformer ces composés à l’état nanoparticulaire, puis ils ont été fonctionnalisés avec des produits phosphorés ou alors mélangés avec du polyphosphate d’ammonium, et incorporés dans l’acide polylactique au mélangeur interne. La stabilité thermique, l’inflammabilité et le comportement au feu des composites ainsi obtenus ont été étudiés. Les résultats obtenus avec certains systèmes sont prometteurs.

The growing desire to reduce the ecological footprint of plastic materials promotes the development of polymers and additives from renewable resources in order to limit their environmental impact. Flame retardants represent an important family of additives that play a crucial role in many fields where fire hazard is encountered. Thus this study aims at developing new flame retardant systems from biomass compounds to improve the fire behavior of polylactide (PLA), a bio-based polymer. Lignin and cellulose were chosen as pristine compounds. These compounds have been transformed into nanoparticles with adapted processes. Then, they were functionalized with phosphorous moieties or mixed with ammonium polyphosphate, and incorporated into polylactide with in internal mixer. Thermal, flammability and fire properties of these compounds were evaluated. The results obtained with some systems are promising.