Academic literature on the topic 'Revêtement intumescent'

L'optimisation est un élément majeur en science des matériaux et est particulièrement importante dans le développement de formulations complexes, comme par exemple les formulations retardatrices de flamme. Ce travail de thèse se concentre sur le développement d'une méthode d'optimisation active basée sur une technique de machine learning appelée Optimisation Bayésienne (BO). Parmi les différents types de systèmes retardateurs de flamme, les systèmes intumescents suscitent un grand intérêt et ont fait l’objet de cette étude. Nous avons étudié deux systèmes complexes : une formulation intumescente à base de polypropylène (PP) et un revêtement intumescent applicables à des substrats de type bois. Pour le système à base de PP, une approche d’ignifugation en masse i.e. par ajout d’additif a été choisie. L’optimisation a été menée selon deux approches: (a) une approche mono-objective visant à optimiser uniquement le Pouvoir Calorifique Superieur (PCS) obtenue à partir du Bombe calorimètre, et (b) une approche multi-objective visant à optimiser à la fois l'indice limite d'oxygène (LOI) et la teneur en additifs dans la formulation. Dans le cas du revêtement intumescent, plusieurs paramètres incluant la chaleur totale libérée (THR) mesurée par le cône calorimètre en position horizontal, et la vitesse de perte de masse, mesuré en position verticale ont été optimisés. Un test à petite échelle permettant de mesurer le flux de chaleur critique à l'extinction (CFE) a également été utilisé pour mesurer la propagation des flammes. D’autre part, une segmentation d'image basée sur du machine a été appliquée pour évaluer le front de dégradation. Cette étude a permis de démontrer dans les cas d’études, la pertinence de l’OB en science des matériaux
Optimization is a major element in materials science and is particularly important in the development of complex formulations, such as flame-retardant formulations. This PhD thesis focuses on the development of an active optimization method based on a machine learning technique called Bayesian Optimization (BO). Among the different types of flame-retardant systems, intumescent systems are of great interest and were the focus of this study. We studied two complex systems: a polypropylene (PP)-based intumescent formulation and an intumescent coating applicable to wood-type substrates. For the PP-based system, additives were added to the polymer matrix through melt blending. Optimization was carried out using two approaches: (a) a mono-objective approach aiming at optimizing only the higher heating value (HHV) obtained from the Calorimeter Bomb, and (b) a multi-objective approach aiming at optimizing both the limiting oxygen index (LOI) and the additive content in the formulation. In the case of the intumescent coating, several parameters including total heat release (THR) measured by the Calorimeter cCone in the horizontal position, and mass loss rate, measured in the vertical position using a mass Loss Calorimeter were optimized. A small-scale test to measure the Critical heat Flux at Extinction (CFE) was also used to measure flame propagation. In addition, machine-based image segmentation was applied to assess the degradation front. This study demonstrated the relevance of OB in materials science

Cette étude concerne les propriétés de résistance au feu des géopolymères préparés paractivation alcaline ou acide. La première partie passe en revue l’état de l’art sur ledéveloppement des matériaux géopolymères, leur processus de synthèse, les méthodesd'activation, les méthodes d'application et l'influence de leurs composants sur leurspropriétés. Un accent particulier est mis sur leur propriétés de résistance au feu. Les travauxconcernent les facteurs influençant la résistance au feu des géopolymères activés par desalcalins, notamment le rapport Al/Si, et la nature de cations utilisés. Les résultats montrentque plus le rapport Al/Si est faible, plus le géopolymère se ramollit à haute température (≥100°C) et se dilate en raison de la pression interne crée par la vaporisation de l'eau. Comparésaux géopolymères à base de sodium, les géopolymères à base de potassium ont un degré depolymérisation plus faible pour un même temps de polymérisation. Même avec un faiblerapport Si/Al, des silicates à faible polymérisation peuvent se former et provoquer l'expansiondu géopolymère. En revanche, les géopolymères à base de sodium subissent une réaction depolymérisation plus complète, mais perdent leur capacité de ramollissement à hautetempérature (≥ 100°C) et sont sujets à la fissuration.Dans des conditions d'activation acide, les géopolymères présentent également une bonnerésistance au feu grâce à leurs propriétés d’intumescence lorsqu’ils sont soumis à une sourceexterne de chaleur, similaires aux géopolymères activés par des alcalins. Le principal facteurinfluençant cette propriété est le rapport P/Al. Lorsque le rapport P/Al est élevé (≥ 0.74), duphosphore peu condensé est générée lors de la polymérisation, qui se déshydrate et secondense lors du chauffage, provoquant le ramollissement et l'expansion du matériau. Enraison de cette caractéristique d'intumescence, les géopolymères à faible rapport Al/Si(géopolymère alcalin) ou à haut rapport P/Al (géopolymère acide) sont des matériauxrésistants au feu prometteurs
This work deals with the fire resistance properties of geopolymers alkali- or acid-activated.The first part deals with the state of the art of the development of geopolymer materials,including their synthesis process, activation methods, application scenarios, and the influenceof their components on properties. A particular focus is on their potential benefit as fire-resistant materials. The thesis reveals the superior fire resistance of alkaline geopolymers andinvestigate the factors affecting the fire resistance, including the Al/Si ratio, and type ofcations. The results evidence that the lower the Al/Si ratio, the more the geopolymer softensat high temperatures (≥ 100°C) and expands due to the driving force of water vaporization.Compared to sodium-based geopolymers, potassium-based geopolymers have a lower levelof polymerization for the same curing time. Even with a high Al/Si ratio, low-polymerizationsilicates can form and cause the geopolymer to expand at high temperatures. In contrast,sodium-based geopolymers undergo higher complete polymerization reactions but lose theirsoftening ability at high temperatures (≥ 100°C) and are prone to cracking.Similar to alkali-activated geopolymers, acid-activated geopolymers exhibit good fireresistance thanks to their intumescence characteristics upon heating. The main factorinfluencing such property is the P/Al ratio. When the P/Al ratio is high (≥ 0.74), a largeamount of slightly condensed phosphorus is generated, which dehydrates and condensesupon heating, causing the material to soften and expand. Due to this intumescencecharacteristic, geopolymers with low Al/Si (alkaline geopolymer) or high P/Al (acidicgeopolymer) are promising fire-resistant material

Cette étude s'intéresse aux procédés d'ignifugation de substrats polymères par application de revêtements intumescents. Elle porte plus particulièrement sur l'ignifugation d'une mousse rigide de polyuréthane (PU) obtenue par application d'un revêtement constitué d'un liant PU et d'un additif "retard au feu" (RF). L'évaluation des propriétés RF de la mousse revêtue prouve l'intérêt de l'ajout de polyphosphate d'ammonium (APP) ou de graphite expansible (EG) dans le revêtement. Une approche de la toxicité des effluents gazeux émis sous différentes conditions de dégradation montre une réduction de l'émission de gaz toxiques (en particulier CO et HCN) dans le cas des revêtements ignifugés. L'étude du mécanisme de la dégradation et de la carbonisation des différents revêtements permet de mieux comprendre le mode de protection au feu des deux additifs étudiés. Pour le système PU/APP, des interactions additif / polymère conduisant à la formation d'un résidu stable à haute température sont mises en évidence. Ce phénomène n'est pas observé pour la formulation PU/EG. Une approche chimique du processus de carbonisation des revêtements PU, PU/APP et PU/EG montre qu'en présence d'APP, une structure phosphocarbonée stable se forme et que le processus de carbonisation inclut des mécanismes radicalaires
Concernant le système PU/EG, une faible modification du processus de carbonisation naturelle du PU est observée. La caractérisation du processus de carbonisation, menée selon une approche physique met en évidence une aptitude à la déformation de la structure carbonée formée par dégradation du revêtement PU/APP. Aucours d'un incendie, cette structure va donc se déformer plutôt que de se fissurer et ainsi permettre un maintien des performances RF. Dans le cas du système PU/EG, l'épaisseur importante, la faible densité et, comme il est possible de le supposer la faible conductivité thermique du bouclier intumescent permettent de comprendre le mode d'action de l'EG

Cette étude concerne une peinture intumescente à base d'une résine époxyde destinée à protéger l'acier des plateformes offshore en cas de feu d'explosion. Le phénomène d'intumescence est assuré par deux principaux additifs : l'acide borique et un dérivé de polyphosphate d'ammonium. En première partie, l'étude du mécanisme de dégradation, des caractéristiques viscoélastiques et du comportement au feu de la peinture permet d'appréhender le mode de protection au feu de ces deux additifs et de comprendre leurs interactions. Il a été montré que l'adhérence à l'acier et la bonne tenue mécanique des résidus charbonnés sont principalement assurés par du borophosphate, créé par réaction entre les produits de dégradation des additifs. La cohésion du bouclier intumescent est assurée par l'ajout de silicates, permettant la formation d'une couche supérieure résistant à de fortes contraintes. La seconde partie est consacrée à la prédiction du comportement au feu de formulations intumescentes, le but étant de parvenir à optimiser rapidement via des analyses de laboratoire la formulation de référence. Une approche statistique a montré que les mesures rhéologiques sont parfaitement corrélées aux résultats obtenus durant les simulations large échelle. Ces tests ne permettant cependant pas d'obtenir des profils temps température directement corrélables aux tests feu industriels, un test laboratoire a été développé, qui permet d'évaluer et de simuler l'effet barrière thermique des formulations. Cet ensemble de tests a permis de nombreux essais préliminaires d'optimisation de la formulation
This study concerns an epoxy based intumescent coating, applied on offshore platforms. It has to ensure protection of steel in case of “jet fires”. Two main fire retardants provide this intumescent effect: boric acid and a coated ammonium polyphosphate. In the first part of the thesis the mechanisms of thermal degradation, the visco-elastic behaviour of the formulation and its fire protective effect have been investigated. The results show that interactions exist between boric acid and the coated ammonium polyphosphate: their degradation products react together to yield borophosphate. Which provide good hardness of the carbonaceous residue and its adhesion to the steel plate. Mineral silicates provide the structural cohesion of the char, allowing the creation of a hard upper layer, which is crucial in jet fires, as the char has to resist into strong conditions. The second part is dedicated to the development of a panel of lab scale analyses which allow predicting the behaviour of a coating in a fire. The viscoelastic properties of the intumescent char are proven to be well correlated with those obtained at large scale, simulating hydrocarbon fire conditions. However, these tests do not predict the heat barrier effect of the coating. Moreover, a small scale test has been developed in order to simulate the time/temperature profiles of the investigated formulations. The results obtained are directly correlated with the large scale tests results. The combination of the different tests then allows preliminary testing of a numerous formulations in order to optimise the reference coating