Mousse de polyuréthane flexible ignifuge

La mousse de polyuréthane commune est un polymère combustible. La mousse de polyuréthane flexible, en particulier, a un taux de cellules ouvertes élevé (plus de 90 %), une faible densité et une grande surface exposée à l'air, ce qui la rend plus inflammable que les autres matériaux polyuréthanes non mousseux. Cela présente certaines limites dans son utilisation pour les produits industriels et de consommation. Ces dernières années, les réglementations mondiales plus strictes en matière de sécurité incendie ont nécessité une production accrue de mousse de polyuréthane flexible ignifuge.

Les mousses flexibles ignifuges sont généralement classées en deux types:

1  Type d'additif : Des substances ignifuges, telles que des composés contenant du phosphore, du chlore, du brome, de l'antimoine ou du bore, sont ajoutées à la formulation moussante. Les effets synergiques des combinaisons de ces substances peuvent encore améliorer le caractère ignifuge. D'autres additifs comprennent de l'hydroxyde d'aluminium avec de l'eau cristalline et divers sels.

2  Type réactif : Des éléments ignifuges comme le phosphore, le chlore, le brome, l'antimoine, le bore ou l'azote sont introduits chimiquement dans des polyols ou polyisocyanates de polyéther (ou polyester) pour obtenir une résistance aux flammes. Les mousses ignifuges réactives fonctionnent généralement mieux que les types additifs. Une combinaison des deux méthodes peut également améliorer les propriétés ignifuges.

Actuellement, une grande variété de retardateurs de flamme sont utilisés dans la mousse de polyuréthane flexible, notamment le tris(2-chloroéthyl) phosphate (TCEP), le tris(2-chloropropyl) phosphate (3PX), le tris(dichloropropyl) phosphate et le tris(dibromopropyl) phosphate. .

Un inconvénient majeur des mousses ignifuges contenant des éléments tels que le phosphore et le chlore est la production d’une fumée noire dense et de gaz toxiques lors de leur combustion. Ces dernières années, les chercheurs du monde entier se sont concentrés sur le développement de mousses de polyuréthane hautement ignifuges qui produisent peu ou pas de fumée noire ou de gaz nocifs.

Une approche rapportée consiste à utiliser de l'alcool polyvinylique ayant partiellement réagi avec du phosphate d'ammonium (PV-PNH4) comme ignifugeant réactif. Lorsqu'il est ajouté en quantités allant de 0,1 % à 30 %, le PV-PNH4 améliore considérablement la résistance aux flammes. Par exemple, avec une teneur en PV-PNH4 inférieure à 10 % du poids de la mousse, un échantillon test (20 cm × 2 cm × 0,5 cm) brûlé à un 45° une inclinaison avec la flamme d'une lampe à bois pendant 20 secondes montre une propagation minimale de la flamme, avec une longueur de combustion inférieure à 2 cm. Si la teneur en PV-PNH4 dépasse 10 %, la mousse s'éteint automatiquement une fois la source de flamme retirée.

Une autre approche introduit des anneaux isocyanurate dans la structure de la mousse pendant la synthèse pour conférer un caractère ignifuge. Les composés isocyanurates sont formés par trimérisation catalysée par des substances telles que le 2,4,6-tris(diméthylaminométhyl)phénol, l'octoate de potassium, l'acétate de potassium et la N,N',N''-tris(diméthylaminopropyl)hexahydrotriazine. L’ajout de petites quantités de retardateurs de flamme phosphores-halogènes conventionnels aux mousses contenant de l’isocyanurate améliore considérablement leur résistance aux flammes. Lors de la combustion, ces mousses forment une couche superficielle riche en phosphore, unique parmi les mousses ignifuges.

À mesure que les économies nationales se développent rapidement, la demande de produits en mousse ignifuges à faibles émissions de fumée, non toxiques et à faibles niveaux de COV augmente. Ceci est particulièrement critique dans des secteurs tels que l’aviation, l’automobile (voitures particulières et bus) et les installations publiques comme les hôtels et les centres de conférence, où des exigences strictes en matière de sécurité incendie sont imposées.