Дисертації з теми "Flamme – Essais"
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Ramgobin, Aditya. "Synthèse et conception de retardateurs de flamme intelligents." Electronic Thesis or Diss., Université de Lille (2018-2021), 2019. http://www.theses.fr/2019LILUR045.
Анотація:
Les matériaux polymères sont de plus en plus utilisés pour remplacer d’autres types de matériaux tels que la céramique ou le métal. Cependant, la majorité des polymères ont un désavantage : ils doivent être ignifugés. Néanmoins, grâce à la recherche dans le domaine des matériaux, des polymères haute performance qui résistent à la chaleur et aux scénarios feu ont été conçus. Malgré l’avantage technique qu’apportent ces matériaux, ils sont extrêmement chers. Le but de ce travail est de comprendre la réaction au feu des matériaux hautes performances afin de concevoir des retardateurs de flamme qui réagiraient comme ces polymères hautes performances quand ils sont soumis à des températures élevées ou dans un scénario feu. Dans cette optique, le comportement à haute température et la réaction au feu de trois matériaux hautes performances ont été étudiés : polyetheretherketone (PEEK), polyimide (PI), et polybenzoxazole (PBO). Les mécanismes de décomposition de ces matériaux ont été évalués à travers différentes méthodes analytique telles que le pyrolyseur GCMS et l’ATG-FTIR. La cinétique de décomposition de ces matériaux a aussi été évaluée en utilisant l’ATG dynamique sous différentes atmosphères (azote, 2% oxygène, et air). Cela nous a permis d’acquérir du recul par rapport aux comportements thermiques de ces matériaux hautes performances, que nous avons pu exploiter pour définir des nouveaux retardateurs de feu. Ainsi, une série de retardateurs de flamme ont été synthétisés. Ces retardateurs de flamme font partie de la famille de bases de Schiff et comprennent le salen et ses dérivées, ainsi que certains de leurs complexes métalliques. Le comportement thermique et réaction au feu de ses retardateurs de flamme ont été évalués dans deux polymères : le polyuréthane thermoplastique, et le polyamide 6. Bien qu’une partie de ces retardateurs de feu aient montré peu d’effet au feu, certains ont montré une amélioration importante en termes de chaleur dégagée. Cette nouvelle approche vers la conception de charges ignifugeantes est prometteuse et peut être utilisée comme une méthode complémentaire pour la conception de matériaux haute performance à bas coutPolymeric materials have been increasingly used as replacement for other types of materials such as ceramics or metals. However, most polymers have a serious drawback: they need to be fire retarded. Nevertheless, thanks to advanced research in the field, high performance materials that resist high temperatures and fire scenarios have been developed. While these materials have extremely enviable properties, they are also very expensive. The aim of this PhD is to understand the fire behavior of high-performance polymers and design fire retardants that would mimic these high-performance materials under extreme heat or fire. To do so, the thermal and fire behavior of three high performance materials were studied: polyetheretherketone (PEEK), polyimide (PI), and polybenzoxazole (PBO). Their thermal decomposition pathways were evaluated thanks to high temperature analytical techniques like pyrolysis-GC/MS and TGA-FTIR. Model based kinetics of the thermal decomposition of these polymeric materials were also elucidated by using dynamic TGA under three different atmospheres (nitrogen, 2% oxygen, and air). These provided insight regarding the thermal behavior high performance polymers, which were used to conceptualize novel potential fire retardants. Therefore, a series of fire retardants that have demonstrated similar behaviors as high performance polymers in fire scenarios were synthesized. These fire retardants include a Schiff base: salen and its derivatives, as well as some of their metal complexes. The thermal behavior and fire performances of these fire retardants were evaluated in two polymeric materials using a relatively low loading (< 10 wt%): thermoplastic polyurethane, and polyamide 6. While some of the fire retardants had little effect, in terms of fire retardancy, some candidates showed a significant improvement in terms of peak of heat release rate. This reverse approach towards designing fire retardants has shown some promise and can be used as a complementary method for the design of high-performance materials at lower cost
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Ramgobin, Aditya. "Synthèse et conception de retardateurs de flamme intelligents." Thesis, Lille 1, 2019. http://www.theses.fr/2019LIL1R045/document.
Анотація:
Les matériaux polymères sont de plus en plus utilisés pour remplacer d’autres types de matériaux tels que la céramique ou le métal. Cependant, la majorité des polymères ont un désavantage : ils doivent être ignifugés. Néanmoins, grâce à la recherche dans le domaine des matériaux, des polymères haute performance qui résistent à la chaleur et aux scénarios feu ont été conçus. Malgré l’avantage technique qu’apportent ces matériaux, ils sont extrêmement chers. Le but de ce travail est de comprendre la réaction au feu des matériaux hautes performances afin de concevoir des retardateurs de flamme qui réagiraient comme ces polymères hautes performances quand ils sont soumis à des températures élevées ou dans un scénario feu. Dans cette optique, le comportement à haute température et la réaction au feu de trois matériaux hautes performances ont été étudiés : polyetheretherketone (PEEK), polyimide (PI), et polybenzoxazole (PBO). Les mécanismes de décomposition de ces matériaux ont été évalués à travers différentes méthodes analytique telles que le pyrolyseur GCMS et l’ATG-FTIR. La cinétique de décomposition de ces matériaux a aussi été évaluée en utilisant l’ATG dynamique sous différentes atmosphères (azote, 2% oxygène, et air). Cela nous a permis d’acquérir du recul par rapport aux comportements thermiques de ces matériaux hautes performances, que nous avons pu exploiter pour définir des nouveaux retardateurs de feu. Ainsi, une série de retardateurs de flamme ont été synthétisés. Ces retardateurs de flamme font partie de la famille de bases de Schiff et comprennent le salen et ses dérivées, ainsi que certains de leurs complexes métalliques. Le comportement thermique et réaction au feu de ses retardateurs de flamme ont été évalués dans deux polymères : le polyuréthane thermoplastique, et le polyamide 6. Bien qu’une partie de ces retardateurs de feu aient montré peu d’effet au feu, certains ont montré une amélioration importante en termes de chaleur dégagée. Cette nouvelle approche vers la conception de charges ignifugeantes est prometteuse et peut être utilisée comme une méthode complémentaire pour la conception de matériaux haute performance à bas coutPolymeric materials have been increasingly used as replacement for other types of materials such as ceramics or metals. However, most polymers have a serious drawback: they need to be fire retarded. Nevertheless, thanks to advanced research in the field, high performance materials that resist high temperatures and fire scenarios have been developed. While these materials have extremely enviable properties, they are also very expensive. The aim of this PhD is to understand the fire behavior of high-performance polymers and design fire retardants that would mimic these high-performance materials under extreme heat or fire. To do so, the thermal and fire behavior of three high performance materials were studied: polyetheretherketone (PEEK), polyimide (PI), and polybenzoxazole (PBO). Their thermal decomposition pathways were evaluated thanks to high temperature analytical techniques like pyrolysis-GC/MS and TGA-FTIR. Model based kinetics of the thermal decomposition of these polymeric materials were also elucidated by using dynamic TGA under three different atmospheres (nitrogen, 2% oxygen, and air). These provided insight regarding the thermal behavior high performance polymers, which were used to conceptualize novel potential fire retardants. Therefore, a series of fire retardants that have demonstrated similar behaviors as high performance polymers in fire scenarios were synthesized. These fire retardants include a Schiff base: salen and its derivatives, as well as some of their metal complexes. The thermal behavior and fire performances of these fire retardants were evaluated in two polymeric materials using a relatively low loading (< 10 wt%): thermoplastic polyurethane, and polyamide 6. While some of the fire retardants had little effect, in terms of fire retardancy, some candidates showed a significant improvement in terms of peak of heat release rate. This reverse approach towards designing fire retardants has shown some promise and can be used as a complementary method for the design of high-performance materials at lower cost
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Kolb, Gilles. "Etude d'une flamme non prémélangée caractéristique d'un incendie en présence d'un écoulement forcé." Poitiers, 1996. http://www.theses.fr/1996POIT2291.
Анотація:
Les incendies de locaux domestique ou industriel sont tres souvent attises par un vent ou un courant d'air. L'aspect devastateur est alors considerablement amplifie. Ce travail de recherche evalue l'influence d'un ecoulement force sur la structure de flamme d'un feu de nappe a surface horizontale. La combustion d'une large gamme de polymeres est partiellement simulee par l'injection d'un hydrocarbure gazeux au travers d'un bruleur poreux, plan thermostate, place au sein d'une soufflerie de section rectangulaire. La taille du dispositif experimental se situe entre l'echelle de laboratoire et la vraie grandeur, afin de permettre de stabiliser une flamme ayant les phenomenes physiques deja caracteristiques de ceux d'un incendie. Pour plusieurs valeurs des parametres principaux de l'experience (puissance calorifique du foyer, surface de pyrolyse simulee, vitesse de l'ecoulement force, geometrie du dispositif), la structure de l'ecoulement est identifiee dans et hors de la zone reactive. Pour cela, une technique originale de traitement d'images de l'emission spontanee de la flamme a ete developpee. Les grandeurs geometriques de la flamme visible ainsi determinees sont correlees aux parametres du test. Des modeles physiques simples inspires des etudes bibliographiques sont adaptes a la combustion en presence d'un vent traversier. L'observation et le traitement de l'information sur l'aspect de la flamme sont completes par une caracterisation de l'aerothermique de l'ecoulement. Les evolutions de temperature sur l'axe de la flamme sont extraites de la mesure des champs complets et reliees a la forme de flamme. La determination du champ aerodynamique a mis en evidence la modification de l'ecoulement en amont du bruleur par la combustion. Un ecoulement a contre courant est observe dans la partie haute de la conduite pour certaines conditions de fonctionnement. La mesure des flux de chaleur recus au sol en aval et sur le bruleur permet d'identifier le mode et l'intensite des transferts flamme-paroi. Les resultats de cette etude experimentale ameliorent la comprehension des phenomenes physiques dans une flamme de diffusion stabilisee sur une surface combustible. L'approche au moyen d'une simulation permet la caracterisation figee du developpement et de la propagation d'un feu. Cette etude constitue une etape fondamentale dans le developpement de modeles physiques et la validation de codes d'analyse et de surete
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Samyn, Fabienne. "Compréhension des procédés d'ignifugation du polyamide 6 : apport des nanocomposites aux systèmes retardateurs de flamme phosphorés." Lille 1, 2007. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2007/50376-2007-Samyn.pdf.
Анотація:
La compréhension des procédés d'ignifugation du PA6 basés sur l'emploi d'un retardateur de flamme (FR) phosphoré (OP1311) et/ou une argile organomodifiée (C30B) est l'objet de cette étude. En termes de propriétés feu, un effet de synergie est observé pour la formulation combinant les deux additifs. Les raisons de cet effet ont été étudiées et expliquées. La dispersion de l'argile étant nanométrique dans les composites avec et sans FR, l'explication de l'amélioration réside soit dans l'obtention de composés plus stables formés par réaction entre les constituants de la formulation, soit dans la résistance améliorée de la structure protectrice développée due à des interactions physiques. Pour mettre en évidence les éventuelles interactions chimiques, la dégradation thermique des additifs et des formulations a été étudiée. Aucune nouvelle espèce n'est formée lors de la dégradation thermique. Il n'y a donc pas de réaction chimique. Des interactions physiques doivent donc se produire et permettre cette amélioration du comportement du matériau sous flux de chaleur. L'évolution des structures qui se forment au cours de la dégradation des formulations sous flux de chaleur a été étudiée. Des mécanismes de protection ont été proposés pour expliquer l'effet de synergie.
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Coudoro, Kodjo. "Etude expérimentale et modélisation de la propagation de flammes en milieu confiné et semi confiné." Thesis, Orléans, 2012. http://www.theses.fr/2012ORLE2005.
Анотація:
Cette étude s’inscrit dans le cadre de l’évaluation du risque d’accélération de flamme en situation accidentelle. La méthodologie développée dans le cadre de l’évaluation du risque hydrogène dans l’industrie nucléaire a permis de proposer un critère permettant d’évaluer le risque d’accélération des flammes de prémélange hydrogène/air/diluants, sur la base des propriétés du mélange. L’objectif de cette étude est l’acquisition de données fondamentales relatives aux mélanges gaz naturel/air et gaz de synthèse/air puis l’extension de la méthodologie appliquée aux mélanges hydrogène/air à ces mélanges. Ainsi, trois mélanges gazeux ont été choisis et ont fait l’objet de cette étude. Il s’agit du G27 (82%CH4/18%N2), du G222 (77%CH4/23%H2), et du H2/CO (50%H2/50%CO). Au cours de ce travail les limites d’inflammabilités des mélanges ont été déterminées pour une température initiale de 300 K et une pression de 1 et 2 bars. Les vitesses fondamentales de flamme et les longueurs de Markstein ont été mesurées à différentes températures initiales (300, 330 et 360 K) et à deux pressions initiales (1 et 2 bar) pour chacun des mélanges. Une modélisation cinétique de la vitesse de flamme a été réalisée et a permis l’évaluation de l’énergie d’activation globale sur la base du modèle cinétique présentant le meilleur accord avec l’expérience. La propension des mélanges a s’accélérer fortement en présence d’obstacles a ensuite été caractérisée au cours de l’étude de l’accélération de flamme. Cette étude de l’accélération de flamme a permis de mettre en évidence que différents critères d’accélération s’appliquent selon que la flamme soit stable ou pas. Un critère permettant de prédire l’accélération de flamme a été proposée dans les deux casThe context of the current study is the assessment of the occurrence of flame acceleration in accidental situations. The methodology developed for the assessment of hydrogen hazard in the nuclear industry led to the definition of a criterion for the prediction of the acceleration potential of a hydrogen/air/dilutant mixture based on its properties. This study aims to extend this methodology to gaseous mixtures that can be encountered in the classical industry. Therefore, three mixtures were chosen: the first two are representatives of a natural gas/air mixture: G27 (82%CH4/18%N2) and G222 (77%CH4/23%H2). The third one is a H2/CO (50%H2/50%CO) mixture and represents the Syngas. During this work, flammability limits were measured at 300 K and two initial pressures (1 and 2 bar) for each mixture. Fundamental flame speeds and Markstein lengths were also measured at three initial temperatures (300, 330, 360 K) and 2 initial pressures (1 and 2 bar) for each mixtures. A kinetic modeling was performed based on three detailed kinetic models and allowed the calculation of the global activation energy on the basis of the kinetic model which showed the best agreement with the experimental data. The acceleration potential for each mixture in presence of obstacles has then been investigated. It was found that different criteria were to be applied depending on whether the flame is stable or not. A predicting criterion was proposed in both case
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Drevelle, Christophe. "Conception et développement de systèmes retardateurs de flamme pour fibres synthétiques." Lille 1, 2005. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2005/50376-2005-Drevelle.pdf.
Анотація:
Cette étude s'intéresse à différents procédés d'ignifugation de non-tissés de polypropylène. Ces procédés sont basés sur le traitement en masse (extrusion) ou les traitements de surface (enduction d'envers et imprégnation). Les systèmes d'ignifugation utilisés sont les systèmes intumescents et/ou agissant en phase gaz : polyphosphate d'ammonium (APP) et mélamine. L'évaluation des propriétés FR des différents échantillons prouve l'intérêt de l'ajout de ces additifs FR selon les différents procédés. Les systèmes intumescents permettent d'avoir des propriétés FR optimales. L'étude du mécanisme de dégradation/combustion met en évidence qu'une structure phosphocarbonée alvéolaire se développe à la surface des produits durant la combustion et protège le matériau sous-jacent. L'extrusion permet d'obtenir une protection durable, tandis que l'imprégnation forme sa protection le plus rapidement. De plus, il est montré que seule l'enduction d'envers ne modifie pas les propriétés mécaniques.
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Audouin, Laurent. "Etude de la structure d'une flamme simulant un incendie de produits industriels : caractérisation et modélisation de cas réels de feux." Poitiers, 1995. http://www.theses.fr/1995POIT2354.
Анотація:
L'etude porte sur la thermohydraulique et le rayonnement de flammes caracteristiques de differentes situations reelles d'incendies de type industriel. Un feu de nappe de produits industriels est simule par la combustion d'un melange gazeux hydrocarbure/additif inerte. La structure et l'impact radiatif de la flamme sur l'environnement sont evalues en fonction de la puissance du foyer et du confinement. Une technique de mesure experimentale originale, basee sur un traitement digitalise de l'image de l'emission spontanee de la flamme, a ete mis au point. Elle permet une estimation de l'evolution de la temperature le long de l'axe median de la zone reactive. L'incendie provoque par le dysfonctionnement d'un tableau electrique situe a hauteur d'homme sur un mur d'un local industriel est etudie dans la configuration simplifiee de simulation d'un feu de paroi verticale empietant sur un plafond (injection de combustible gazeux au travers d'un metal poreux). Des mesures de vitesse par velocimetrie doppler laser, de temperature par thermocouples fins, de flux de chaleur transmis aux parois, et de longueurs de flamme visible, sont obtenues. L'ensemble des resultats experimentaux permet de creer une base de donnees utile a l'ingenieur, pour mieux comprendre les phenomenes susceptibles de se produire lors d'un incendie, et au modelisateur de valider les modeles physiques et numeriques employes afin de developper des outils d'analyse de surete d'installations et ainsi limiter les risques a l'environnement
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Chantegraille, Denis. "Optimisation de systèmes retardateurs de flamme pour des applications à des matériaux polymères à haute durabilité photochimique." Clermont-Ferrand 2, 2009. http://www.theses.fr/2009CLF21918.
Анотація:
L'objectif de ce travail est la mise au point de polymères ignifugés qui présentent une bonne stabilité lorsqu'ils sont soumis aux contraintes de leur environnement d'usage en conditions extérieures, c'est-à-dire en premier lieu lorsqu'ils sont soumis à l'action de la lumière solaire. Si à l'heure actuelle, l'on peut proposer, d'une part des additifs de stabilisation contre le vieillissement climatique, et d'autre part des agents d'ignifugation efficaces, l'expérience montre, au moins dans le cas du polypropylène contenant des ignifugeants bromés, des antagonismes avec les systèmes de photostabilisation classiquement utilisés. On voit alors clairement l'attention que l'on doit porter à l'association ignifugeant-stabilisant pour être en mesure de développer des polymères ignifugés durables. Ce travail de thèse a permis d'une part de comprendre et d'optimiser le comportement photochimique de matrices polypropylènes ignifugées par des retardateurs de flamme non halogénés, et d'autre part de relier la dégradation des propriétés d'usage du matériau avec les modifications de la structure chimique du polymère. Trois systèmes différents ont été étudiés : -polypropylène, -polypropylène ignifugé par un retardateur de flamme non halogéné (l'Exolit AP 765), -systèmes ternaires polypropylène/ ignifugeant / nanocharges de type montmorillonite ou sépiolite. Nos travaux ont montré qu'il n'existait pas d'antagonisme entre les différents additifs de stabilisation et l'agent d'ignifugation non halogéné. Nous avons également montré que l'ignifugeant n'avait pas d'effet inducteur sur l'oxydation du polymère. Nous avons ensuite corrélé les modifications de structure chimique du polymère avec les variations des propriétés fonctionnelles (propriétés mécaniques et comportement au feu) du polymère sous l'impact du photovieillissement. Enfin, l'étude des systèmes ternaires a permis de caractériser l'influence des nanocharges sur les propriétés mécaniques et le comportement au feu du matériau, et d'en étudier le comportement photochimique à l'échelle moléculaire
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Laoutid, Fouad. "Développement de nouveaux systèmes retardateurs de flamme utilisant des composés minéraux et organo-minéraux dans le polyéthylène térephtalate recyclé." Montpellier 2, 2003. http://www.theses.fr/2003MON20008.
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Giraud, Stéphane. "Microencapsulation d'un diisocyanate et d'un phosphate d'ammonium : application : élaboration d'un systè́me polyuréthane monocomposant à propriété retardatrice de flamme pour l'enduction textile." Lille 1, 2002. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2002/50376-2002-311-312.pdf.
Анотація:
Les enduits textiles polyuréthane (PU), présents dans de nombreux secteurs industriels, ont deux inconvénients. D'une part, leur mise en oeuvre est rendue délicate par la présence de fonctions isocyanates toxiques et très réactives. D'autre part, les procédés d'ignifugation utilisés pour les enduits PU ne sont pas totalement satisfaisants. Notamment les sels de phosphate d'ammonium, qui sont des additifs "retard au feu" (FR) non toxiques développant avec les PU un système intumescent, ont le défaut de migrer à travers les matrices polymère et d'ètre solubles dans l'eau. Nous avons développé deux solutions innovantes, basées sur le concept de la microencapsulation. La dispersion dans un polyol de microcapsules renfermant un diisocyanate liquide peut aboutir à une formulation PU monocomposant d'utilisation simple et sans danger. Les contraintes thermomécaniques des machines d'enduction permettent de libérer le diisocyanate au dernier momentL'incorporation dans une formulation PU de phosphate d'ammonium encapsulé avec une membrane imperméable peut donner un caractère FR permanent à l'enduit. Cette étude est consacrée à la mise au point de procédés de microencapsulation, principalement selon la technique par polymérisation interfaciale, pour l'isophorone diisocyanate (IPDI) et pour le diammonuim hydrogénophosphate (DAHP). Différents paramètres expérimentaux ont étés maitrisés afin de donner aux deux types de microcapsules les caractéristiques déterminantes pou leur application : contrôle de leur taille, de leurs propriétés thermomécaniques et de la perméabilité de leur membrane. Après l'étude de la réactivité d'un mélánge microcapsules d'IPDI - polyol, nous sommes parvenus à synthétiser un PU solide avec une température de réaction peu élevée (80°C). Les microcapsules de DAHP donnent aux enduits PU appliqués sur tissu coton un réel effet retardateur de flamme, même si le char développé avec les microcapsules résiste un peu moins bien à la chaleur que celui avec le DAHP pur
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Hu, Chi. "Flame retardancy of polybutylene succinate by multiple approaches." Thesis, Lille, 2018. http://www.theses.fr/2018LIL1R073.
Анотація:
Cette étude a focalisé sur le retard de flamme du polybutylène succinate (PBS) qui est un polymère bio-sourcé et biodégradable et qui a des bonnes propriétés mécanique par multiple méthodes. Dans ce contexte, modification d’isosorbide a été réalisé pour obtenir des retardateurs de flamme bio-sourcé. Puis, isosorbide et poly(isosorbide)carbonate (PIC) a été extrudé avec PBS et des retardateur de flamme intumescent. Cela a montré l’augmentation des propriétés retard de flamme dans la phase condensé qui a une augmentation de taux de char et diminution de pHHR et THR. Un retardateur de flamme conventionnel, DOPO, a présenté des super propriétés de retard de flamme pour PBS dans la phase gazeuse. Il a montré une grande augmentation de temps d’ignition de 119 s à 410 s dans MLC test quand il est incorporé 10 wt% dans du PBS. Une UL-94 instrumentation original a été désigné pour l’investigation de ses mode d’action pendant un scénario de feu. Ces études ont fourni des informations pour les futurs travaux sur le retard de flamme des polymères bio-sourcésThis study was dedicated to the development of flame retarded polybutylene succinate (PBS), a bio-based polymer, which possess good mechanical properties and biodegradability, by various different approaches. In this context, modifications of isosorbide were achieved to obtain bio-based flame retardants. Then isosorbide and poly(isosorbide) carbonate (PIC) were blended with PBS and APP to form intumescent flame retardant system acting as carbonization agent. It shows the improvement of the flame retardant properties in the condensed phase where the yield of residual char was increased and the pHRR and THR were decreased. A conventional flame retardant, DOPO, showed some super flame retardant property for PBS in the gaseous phase. It had an improvement of the ignition time from 119 s to 410 s in MLC test when 10 wt% of DOPO was incorporated in PBS. An original UL-94 instrumentation was designed to investigate its mode of action during a fire scenario. These studies have provided the information for the future works on flame retardancy of bio-based polymers
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Schuhler, Eliot. "Dégradation des matériaux composites sous l'effet d'une flamme : application à la réaction aux feux des composites utilisés pour les transports et l'énergie Behaviour of aeronautical polymer composite to flame: a comparative study of thermoset- and thermoplastic-based laminate." Thesis, Normandie, 2019. http://www.theses.fr/2019NORMIR27.
Анотація:
L’utilisation des matériaux composites à matrice polymère dans l’industrie aéronautique offre de nombreux avantages en termes de gain de masse et de résistance à la fatigue ou à la corrosion. Cependant l’utilisation de nouveaux matériaux tels que les composites à matrice thermodurcissable nécessite des efforts conséquents de développement, de test et de vérification. En particulier dans le domaine de la résistance aux incendies. Ce travail porte sur la caractérisation expérimentale de la résistance au feu pour différents types de matériaux composites au moyen d’un brûleur. La première partie de l’étude traite en particulier de la caractérisation du flux thermique lors de l’agression par la flamme. Dans un second temps, la réponse à cette agression thermique est mesurée pour différents matériaux composites. Pour les deux volets de cette étude, les résultats expérimentaux sont confrontés aux résultats issus de simulations numériques avec OpenFoamCarbone fibers reinforced polymers offer many advantages in terms of weight, fatigue resistance or corrosion in the aerospace industry. However, the use of new materials such as thermosetting matrix composites requires a significant effort of development, testing and validation. In particular in the field of fire resistance. This work focuses on the experimental characterization of fire resistance for different types of composite materials using a flame burner. The first part of the study deals with the characterization of the heat flux during the flame impingement. In a second step, the response to this thermal stress is measured for different composite materials. For both parts of this study, the experimental results are compared to the results obtained from numerical simulations with OpenFoam
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Jeanjean, Samuel. "Les carburants métalliques comme futurs vecteurs énergétiques décarbonés." Electronic Thesis or Diss., Orléans, 2024. http://www.theses.fr/2024ORLE1006.
Анотація:
L'urgence climatique exige une action immédiate pour lutter contre le réchauffement planétaire et ses conséquences dévastatrices. Cela implique de promouvoir activement les transports durables et les sources d'énergie propres afin de créer un avenir plus respectueux du climat. Il existe déjà de nombreuses sources d'énergie sans carbone. Cependant, la plupart d'entre elles sont intermittentes. Il est donc nécessaire d'avoir recours à des vecteurs énergétiques pour rendre ces solutions viables. Ces vecteurs énergétiques permettent de stocker le surplus d'énergie pour lisser la production d'énergie en fonction de la demande. Un excellent candidat pour devenir ce vecteur est l'aluminium. C'est dans ce contexte que l'étude de la combustion de poudre d'aluminium est primordiale.L'objectif de cette thèse est d'avancer dans la compréhension des phénomènes physiques régissant cette réaction. Elle se concentre plus précisément sur la température de flamme. Pour étudier cette caractéristique, un brûleur de type Bunsen a été utilisé. Un système pyrométrique deux-couleurs est mis en place pour acquérir une cartographie de la température. Un changement de mode dans une flamme mixte aluminium/méthane/air a été observé en étudiant l'intensité de la flamme, la structure de la flamme, et l'épaisseur de flamme. Sur ce même brûleur, la limite d'inflammabilité, la vitesse de flamme et la température ont été observées pour différents taux d'oxygénation sur une flamme aluminium/airThe climate emergency demands immediate action to combat global warming and its devastating consequences. This entails actively promoting sustainable transportation and clean energy sources to create a climate-responsible future. Although there are already many carbon-free energy sources, most of them are intermittent, necessitating the use of energy vectors to make these solutions viable. These energy vectors allow for the storage of surplus energy to smooth out energy production, according to demand. An excellent candidate to serve as such an energy vector is aluminum. In this context, the study of aluminum powder combustion becomes crucial.The objective of this thesis is to advance the understanding of the physical phenomena governing this reaction, with a particular focus on flame temperature. To study this characteristic, a Bunsen-type burner was used, and a two-color pyrometric system was employed to acquire temperature mapping. A transition in flame mode was observed in an aluminum/methane/air mixed flame by studying flame intensity, flame structure, and flame thickness. Additionally, on the same burner, the flammability limit, flame speed, and temperature were observed for different oxygenation rates in an aluminum/air flame
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Lesaffre, Nicolas. "Ageing of flame retarded polylactic acid." Thesis, Lille 1, 2016. http://www.theses.fr/2016LIL10098/document.
Анотація:
Le but de ces recherches est d’étudier le vieillissement de l’acide polylactique (PLA) ignifugé. Trois vieillissement différents ont été étudiés i.e. température/ultra-violet (T/UV), température/humidité relative (T/RH) et température/ultra-violet/humidité relative (T/UV/RH). Afin de comprendre le rôle des retardateurs de flamme lors du vieillissement, l’étude de la dégradation du PLA vierge à tout d’abord été mené. Des méthodologies innovantes ont été développées et les propriétés physico-chimiques du polymère ont été caractérisées en fonction de la durée et du type d’exposition. Les mécanismes de dégradation dépendants du vieillissement (T/UV, T/RH et T/UV/RH) ont été élucidés et comparés à la littérature. L’influence des retardateurs de flamme (i.e. Mélamine, Polyphosphate d’ammonium et Cloisite 30B) lors du vieillissement des formulations ignifugées a ensuite été étudiée. Il a été prouvé que ces additifs ont une influence directe sur le vieillissement, au niveau des propriétés physico-chimiques et des mécanismes de dégradation. La masse molaire s’est révélée être cruciale dans la mesure où elle gouverne l’évolution des propriétés physico-chimiques du matériau durant le vieillissement, et donc sa durabilité. Sachant que le PLA est ignifugé par incorporation d’additifs retardateurs de flamme, il était primordial de comprendre l’effet du vieillissement sur ces additifs et donc leurs effets sur les propriétés feu du PLA. Il a ainsi été montré que les performances feu de ce matériau sont améliorées au cours du vieillissement, jusqu’à sa dégradation complète. Ces performances ont été corrélées avec l’évolution des propriétés physico-chimiques survenant au cours du vieillissement, présentant un rôle prépondérant sur la cinétique d’intumescenceThis work deals with the ageing of flame retarded (FR) Polylactic acid (PLA). The impact of three accelerated ageing conditions i.e. temperature/ultra-violet (T/UV), temperature/relative humidity (T/RH) and temperature/ultra-violet/relative humidity (T/UV/RH) was studied. In order to understand the role of fire retardant additives on ageing of flame retarded PLAs, the first study was focused on neat PLA. Innovative methodologies were developed, the change in physico-chemical properties of the polymer was characterized as a function of ageing exposure and ageing duration. Moreover, the mechanisms of degradation occurring during T/UV, T/RH and T/UV/RH exposure were elucidated and compared to the literature. Then, the influence of flame retardants (i.e. Melamine, Ammonium polyphosphate and Cloisite 30B) on the ageing behavior of FR-PLAs was investigated. FR fillers were evidenced to have a direct influence on physico-chemical properties and mechanisms of degradation of the material during ageing. The molecular mass was reported to be a crucial parameter, as it is related to the physico-chemical properties and thus to the durability of the material. The main goal of flame retardants is to improve the flammability of PLA thus the effect of ageing on the fire properties of PLA was determined. It is noteworthy that the fire properties of flame retarded PLA are improved during ageing, until the complete degradation of the materials. These surprising performances were found to be correlated to the change in physico-chemical properties which play a key role on the kinetics of intumescence
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Hu, Chi. "Flame retardancy of polybutylene succinate by multiple approaches." Electronic Thesis or Diss., Université de Lille (2018-2021), 2018. http://www.theses.fr/2018LILUR073.
Анотація:
Cette étude a focalisé sur le retard de flamme du polybutylène succinate (PBS) qui est un polymère bio-sourcé et biodégradable et qui a des bonnes propriétés mécanique par multiple méthodes. Dans ce contexte, modification d’isosorbide a été réalisé pour obtenir des retardateurs de flamme bio-sourcé. Puis, isosorbide et poly(isosorbide)carbonate (PIC) a été extrudé avec PBS et des retardateur de flamme intumescent. Cela a montré l’augmentation des propriétés retard de flamme dans la phase condensé qui a une augmentation de taux de char et diminution de pHHR et THR. Un retardateur de flamme conventionnel, DOPO, a présenté des super propriétés de retard de flamme pour PBS dans la phase gazeuse. Il a montré une grande augmentation de temps d’ignition de 119 s à 410 s dans MLC test quand il est incorporé 10 wt% dans du PBS. Une UL-94 instrumentation original a été désigné pour l’investigation de ses mode d’action pendant un scénario de feu. Ces études ont fourni des informations pour les futurs travaux sur le retard de flamme des polymères bio-sourcésThis study was dedicated to the development of flame retarded polybutylene succinate (PBS), a bio-based polymer, which possess good mechanical properties and biodegradability, by various different approaches. In this context, modifications of isosorbide were achieved to obtain bio-based flame retardants. Then isosorbide and poly(isosorbide) carbonate (PIC) were blended with PBS and APP to form intumescent flame retardant system acting as carbonization agent. It shows the improvement of the flame retardant properties in the condensed phase where the yield of residual char was increased and the pHRR and THR were decreased. A conventional flame retardant, DOPO, showed some super flame retardant property for PBS in the gaseous phase. It had an improvement of the ignition time from 119 s to 410 s in MLC test when 10 wt% of DOPO was incorporated in PBS. An original UL-94 instrumentation was designed to investigate its mode of action during a fire scenario. These studies have provided the information for the future works on flame retardancy of bio-based polymers
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Vannier, Aurore. "Procédés d'ignifugation du poly(éthylène téréphtalate) - application textile : synergie entre OMPOSS et retardateur de flamme phosphoré." Thesis, Lille 1, 2008. http://www.theses.fr/2008LIL10039/document.
Анотація:
Cette étude propose un procédé d'ignifugation en masse du PET basé sur l'incorporation de retardateur de flamme phosphoré (OP950) et de nanoparticules (LDH, MWNT, OMPOSS). Si les LDH synthétisés entrainent la dégradation du PET, les MWNT et les OMPOSS apportent une amélioration des propriétés feu. Un effet de synergie est observé lors de l'incorporation simultanée d'OP950 (source d'intumescence) et d'OMPOSS. Cet effet est attribué à des phénomènes physiques tels que la sublimation des OMPOSS. L'étude de la dégradation des différents composants du mélange a révélé la formation d'espèces à base de phosphates ou de silice qui ne réagissent pas entre elles ou avec le polymère. L'amélioration des propriétés feu est donc due à la formation de composés phosphorés jouant le rôle de barrière entre la flamme et le polymère, et de silice issue de la dégradation de l'OMPOSS améliorant la résistance du char. L'émission de composés gazeux contribuerait également au développement de l'intumescence. La faisabilité du filage de la formulation intumescente a été étudiée et des fibres élaborées, malgré la faible dispersion des additifs au sein de la matrice polymère. Un masterbatch a été conçu industriellement à partir de cette étude par des partenaires industriels. Les non-tissés fabriqués montrent une résistance au feu améliorée comparée au polyester seul et passent de nombreux tests métier. Ce masterbatch est actuellement commercialiséThis study proposes to f1ame retard PET by the incorporation of a phosphorous based fia me retardant (OP950) and nanoparticles (LDH, MWNT, OMPOSS). Whereas the synthesized LDH lead to the degradation of PET, MWNT and OMPOSS bring an improvement in the f1ame retarding properties. A synergistic effect is observed when OMPOSS are added simultaneously with OP950 (bringing intumescence). This effect is due to physical phenomena such as the sublimation of the POSS. The study of the degradation of the different components of the blend revealed the formation of phosphate based species or silica, that do not react with each other or with the polymer. The improvement of the fire properties is then attributed to the formation of phosphorous components acting as a barrier between the polymer and the f1ame. It is proposed that silica reinforce the mechanical properties of the char, and that the gaseous components act as blowing agent. The feasibility of the spinning has been studied and fibres elaborated in spite of the poor dispersion of the additives into the polymer matrix. A masterbatch has been industrially prOOuced from this study by industrial partner. The non-wovens manufactured with those fibres show goOO fire retarding properties. They pass a number of normalized tests. This masterbatch is now commercialized
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Delaval, Damien. "Développement et caractérisation de systèmes intumescents retardateurs de flamme pour polypropylènes recyclés issus des véhicules usagés." Electronic Thesis or Diss., Lille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LIL10015.
Анотація:
Un des objectifs de ces travaux a été d’évaluer l’effet du recyclage et de polluants (huile moteur (HM) et éthylène glycol (EG)) sur les propriétés d’usage de polypropylènes chocs issus de véhicules usagés. Le recyclage (ici limité à six cycles d’extrusion) n’entraîne pas de modification significative des propriétés mécaniques. L’étude de la cinétique de cristallisation des polymères pollués a montré que l’EG retarde la cristallisation du copolymère. La cinétique de dégradation a permis de simuler et de quantifier les différentes étapes de dégradation des matériaux. Le comportement au feu des polymères est par ailleurs amélioré de manière significative après recyclage et en présence des polluants, particulièrement dans le cas de la pollution à l’HM. Le deuxième axe de l’étude a été consacré à l’ignifugation des matériaux par des systèmes intumescents (formulation à base de polyphosphate d’ammonium (APP) avec et sans agent de synergie (borate de zinc (ZB))). Dans tous les cas les matériaux recyclés et pollués présentent des performances satisfaisantes. Nous avons montré que l’efficacité du char intumescent est gouvernée par sa vitesse de formation et par sa conductivité thermique qui sont influencées positivement par la pollution (avec APP/ZB) et le recyclage (avec APP) (augmentation de la vitesse et diminution de la conductivité thermique). La caractérisation chimique des structures qui se développent dans des conditions de combustion montre la formation d’une structure phosphocarbonée contenant des polyaromatiques, des pyrophosphates et de l’acide phosphorique ainsi que, dans le cas du ZB, des borophosphates (sa formation permet de renforcer la structure intumescente)The impact of recycling and pollutants (engine oil (EO) and ethylene glycol (EG)) on the intrinsic properties of polypropylene-based materials coming from end-of-life cars was investigated. Recycling (limited here to six extrusion cycles) is not detrimental to the mechanical properties of the polymeric matrices. The crystallization kinetics study realized on the polluted polymers showed that the presence of EG delays crystallization. The degradation kinetics allowed to simulate and quantify the different degradation steps of the materials. Pollutants and recycling also lead to an improvement of the reaction to fire of our copolymer, especially in the case of EO-containing samples. The second part of the work was devoted to the study of the flame retardant properties of our materials provided by ammonium polyphosphate (APP) with or without zinc borate (ZB) (synergistic agent)). In all cases recycled and polluted materials show satisfying performances. It was found that the efficiency of the protective barrier provided by the char is governed by the rapidity of its formation and its thermal conductivity which are positively influenced by EO (with APP/ZB) and recycling (with APP) (increase of the formation rate and decrease of the conductivity). Chemical characterization of the structures formed in a fire scenario reveals the formation of a phosphocarboneous structure containing polyaromatics, pyrophosphates and phosphoric acid and when zinc borate is used, borophosphates which can reinforce the intumescent structure
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Gérard, Caroline. "Contribution of nanoparticles to the flame retardancy of epoxy resins." Thesis, Lille 1, 2011. http://www.theses.fr/2011LIL10034/document.
Анотація:
Ce mémoire porte sur l’étude de l’ignifugation d’une résine époxyde grâce à l’utilisation de nanoparticules. L’incorporation de Polyhedral Oligomeric Silsesquioxanes (POSS) ou de nanotubes de carbone seuls dans la matrice apporte une amélioration très limitée des propriétés feu. La fonctionnalisation covalente de nanotubes de carbone par des fonctions retardatrices de flamme a été réalisée et caractérisée, mais elle n’augmente pas les performances feu de la matrice chargée en nanotubes de carbone. La combinaison entre un retardateur de flamme phosphoré (APP) et les nanotubes de carbone révèle l’existence d’un effet antagoniste entre ces deux charges. Au contraire, l’utilisation de POSS en combinaison avec l’APP apporte une synergie. L’étude de la dégradation thermique de ces systèmes montre que les interactions entre ces constituants modifient la viscosité de la matrice dégradée. La capture des gaz de dégradation est améliorée dans le cas APP/POSS, ce qui résulte en la création d’une couche protectrice plus tôt qu’avec le système de référence contenant l’APP seul. De plus, la présence de POSS rend possible la création de silicophosphates renforçant le résidu. Au contraire, le résidu du système à base de nanotubes de carbone est très rigide et se fissure durant la combustion, ce qui empêche la bonne formation de la couche protectriceThis thesis aims at flame-retarding an epoxy resin through the use of nanoparticles. Incorporation of Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane (POSS) or carbon nanotubes alone in the matrix provides little enhancement of the reaction to fire. The covalent functionalization of carbon nanotubes by grafting fire-retardant moieties has been carried out and characterized, but it does not enhance the reaction to fire of the epoxy matrix filled with carbon nanotubes. The combination between a phosphorus-based flame-retardant (APP) and carbon nanotubes reveals an antagonistic effect between these two fillers. On the contrary, using POSS in combination with APP provides a synergy. The study of the thermal degradation of these systems shows that the interactions between these fillers modify the viscosity of the degraded matrix. The trapping of degradation gases is enhanced in the case of APP/POSS, which results in the creation of a protective layer earlier than with the reference system containing APP alone. Furthermore, the presence of POSS permits the creation of silicophosphates which reinforce the residue. On the contrary, the residue of the formulation containing carbon nanotubes is excessively stiff and it cracks during combustion, hindering the proper formation of the protective layer
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Delaval, Damien. "Développement et caractérisation de systèmes intumescents retardateurs de flamme pour polypropylènes recyclés issus des véhicules usagés." Thesis, Lille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LIL10015/document.
Анотація:
Un des objectifs de ces travaux a été d’évaluer l’effet du recyclage et de polluants (huile moteur (HM) et éthylène glycol (EG)) sur les propriétés d’usage de polypropylènes chocs issus de véhicules usagés. Le recyclage (ici limité à six cycles d’extrusion) n’entraîne pas de modification significative des propriétés mécaniques. L’étude de la cinétique de cristallisation des polymères pollués a montré que l’EG retarde la cristallisation du copolymère. La cinétique de dégradation a permis de simuler et de quantifier les différentes étapes de dégradation des matériaux. Le comportement au feu des polymères est par ailleurs amélioré de manière significative après recyclage et en présence des polluants, particulièrement dans le cas de la pollution à l’HM. Le deuxième axe de l’étude a été consacré à l’ignifugation des matériaux par des systèmes intumescents (formulation à base de polyphosphate d’ammonium (APP) avec et sans agent de synergie (borate de zinc (ZB))). Dans tous les cas les matériaux recyclés et pollués présentent des performances satisfaisantes. Nous avons montré que l’efficacité du char intumescent est gouvernée par sa vitesse de formation et par sa conductivité thermique qui sont influencées positivement par la pollution (avec APP/ZB) et le recyclage (avec APP) (augmentation de la vitesse et diminution de la conductivité thermique). La caractérisation chimique des structures qui se développent dans des conditions de combustion montre la formation d’une structure phosphocarbonée contenant des polyaromatiques, des pyrophosphates et de l’acide phosphorique ainsi que, dans le cas du ZB, des borophosphates (sa formation permet de renforcer la structure intumescente)The impact of recycling and pollutants (engine oil (EO) and ethylene glycol (EG)) on the intrinsic properties of polypropylene-based materials coming from end-of-life cars was investigated. Recycling (limited here to six extrusion cycles) is not detrimental to the mechanical properties of the polymeric matrices. The crystallization kinetics study realized on the polluted polymers showed that the presence of EG delays crystallization. The degradation kinetics allowed to simulate and quantify the different degradation steps of the materials. Pollutants and recycling also lead to an improvement of the reaction to fire of our copolymer, especially in the case of EO-containing samples. The second part of the work was devoted to the study of the flame retardant properties of our materials provided by ammonium polyphosphate (APP) with or without zinc borate (ZB) (synergistic agent)). In all cases recycled and polluted materials show satisfying performances. It was found that the efficiency of the protective barrier provided by the char is governed by the rapidity of its formation and its thermal conductivity which are positively influenced by EO (with APP/ZB) and recycling (with APP) (increase of the formation rate and decrease of the conductivity). Chemical characterization of the structures formed in a fire scenario reveals the formation of a phosphocarboneous structure containing polyaromatics, pyrophosphates and phosphoric acid and when zinc borate is used, borophosphates which can reinforce the intumescent structure
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Santandrea, Audrey. "New insights on the explosion severity of nanopowders : a nano-grain of sand in the gears of the standards." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2020. http://www.theses.fr/2020LORR0104.
Анотація:
La petite taille des nanoparticules induit une grande surface spécifique, qui procure des propriétés inédites, notamment chimiques, mécaniques, optiques ou biologiques, comparées aux particules micrométriques. Parmi ces nouvelles spécificités, les nanoparticules sont soumises à des forces de cohésion plus intenses, telles que des forces de van der Waals, électrostatiques ou capillaires, ce qui les amène à s’agglomérer de manière réversible. Cependant, une explosion de poussières nécessite une dispersion de la poudre dans l’air, ce qui peut mener à une fragmentation de ces agglomérats. L’objectif de ce travail est ainsi d’étudier l’influence des spécificités des nanoparticules, notamment de l’agglomération, sur leur sensibilité à l’inflammation et leur sévérité d’explosion, et d’évaluer l’adéquation des méthodes définies par les standards internationaux pour la détermination de ces paramètres concernant les nanoparticules. Quatre types de poudres ont été considérées pour étudier le comportement spécifique de chaque type de combustible: noirs de carbone, nanocellulose, aluminium et silicium enrobé de carbone. Les poudres ont été caractérisées au repos, et leur distribution de tailles de particules a été mesurée avant et après dispersion à l’aide de méthodes complémentaires. Le diamètre moyen en surface diminue significativement après l’injection dans la sphère de 20L, i.e l’équipement standard utilisé pour mesurer la sévérité d’explosion. Cette observation prouve la nécessité de caractériser la poudre après injection dans la sphère de 20L, pour évaluer le risque de manière fiable. Des essais d’inflammation et d’explosion ont été réalisés dans des conditions standards, mais aussi modifiant la préparation de la poudre (vieillissement, séchage, tamisage, agglomération) ainsi que les conditions opératoires (procédure de dispersion, énergie d’inflammation, turbulence initiale). Des comportements spécifiques liés à la nature de la poudre (carbonée, organique ou métallique) ont été observés, discutés, et des méthodes alternatives de mesure ont été proposées. Par exemple, la procédure de dispersion et la source d'inflammation doivent être adaptées à l'énergie d'allumage minimale des nanopoudres pour éviter à la fois les phénomènes de pré-inflammation et ‘d’overdriving’. Enfin, l’une des principales propositions consiste à considérer la vitesse laminaire de flamme comme un paramètre standard représentant la sévérité d’explosion. Des tests ont été réalisés dans un tube de propagation de flamme et dans une sphère éventée pour évaluer la vitesse non étirée de la nanocellulose. Les résultats obtenus ont alors été comparés à une corrélation existante basée sur les paramètres obtenus lors d’essais standards. De plus, un modèle de propagation de flamme, initialement développée pour des mélanges hybrides, a été adapté pour représenter la propagation de flamme dans un nuage de nanoparticules et a montré des résultats en adéquation avec les résultats expérimentauxThe small size of nanoparticles implies a high specific surface area, which induces original properties when compared to micropowders, such as chemical, mechanical, optical or biological properties. Among these new specificities, nanoparticles are subjected to weak cohesion forces, such as van der Waals, electrostatic or capillary forces, which cause them to agglomerate in a reversible way. However, dust explosions require the dispersion of the dust in the air, which can lead to a breakage of these agglomerates. The aim of this work is then to study the influence of nanoparticles specificities, notably the agglomeration, on their ignition sensitivity and explosion severity, and evaluate the adequacy of the international standard methods to determine these parameters when it comes to nanoparticles. Four types of powders were chosen to highlight the specific behavior of each type of combustible powder: carbon black, nanocellulose, aluminum and carbon-coated silicon. The powders were characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM), specific surface measurement and helium pycnometer, and their particle size distribution (PSD) was measured before and after dispersion using different methods. The mean surface diameter, used to consider the high surface area of nanoparticles, considerably decreases after the injection in the 20L sphere, i.e the standard equipment to measure the explosion severity of a dust. This observation highlighted the necessity to characterize the dust after injection in the 20L sphere, to accurately evaluate the explosion risk. Ignition and explosion tests were conducted in standard conditions, but also by varying the powder preparation (aging, drying, sieving, agglomeration), and the operating conditions (dispersion procedure, ignition energy, initial turbulence). Specific behaviors related to the powder nature (carbonaceous, organic or metallic) were then observed, discussed, and alternative measurement methods were proposed. For instance, alternative dispersion nozzles were tested to provide a better cloud homogeneity or to reproduce industrial release conditions. Dispersion procedure and ignition source should be adapted to the minimum ignition energy of the nanopowders to avoid both pre-ignition and overdriving. Variation of the ignition delay time can be helpful to obtain the most conservative results. One of the main proposals consists in the consideration of the laminar burning velocity as a standard characteristic of the explosion severity. Experiments were conducted in a flame propagation tube and a vented 20L sphere to evaluate the unstretched burning velocity of nanocellulose. The results were then compared to an existing correlation based on the pressure-time evolution during standard experiments. Furthermore, a flame propagation model, initially designed for hybrid mixtures, was adapted to the flame propagation in a cloud of organic nanoparticles, showing consistent results with the experiments
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Lin, Qing. "Développement de systèmes retardateurs de flamme pour matériaux composites thermoplastiques à fibres continues." Thesis, Université de Lorraine, 2015. http://www.theses.fr/2015LORR0118.
Анотація:
La demande actuelle du marché du transport en matériaux composites à matrice polymère est en augmentation importante afin de remplacer les pièces aujourd’hui fabriquées en alliages métalliques par des matériaux plus légers et performants. Actuellement couramment utilisés, les composites thermodurcissables présentent l’inconvénient de ne pas être recyclables. Aussi, un des objectifs du projet « Résines idéales » durant lequel cette thèse a été réalisée est de mettre au point de nouveaux composites à matrice thermoplastique, doués de propriétés équivalentes. Parmi celles-ci, le comportement au feu est un enjeu essentiel pour leur développement et l’objectif de cette thèse est de développer de nouveaux systèmes retardateurs de flamme pour des matériaux composites thermoplastiques à fibres continues. Dans un premier temps, un screening des retardateurs de flamme phosphorés potentiellement efficaces a été effectué. L’étude de l’influence du renfort taffetas sur la stabilité thermique et le comportement au feu a également été réalisée (cône calorimètre, IOL, UL94). Ensuite, afin d’améliorer le comportement au feu, et en particulier, de satisfaire aux normes feu aéronautiques (les plus exigeantes), nous avons étudié des mélanges binaires et ternaires de retardateurs de flamme constitués du RF phosphoré sélectionné et d’autres charges : alumine, hydroxyde d’aluminium (ATH), graphite expansé, et 9,10-dihydro-9-oxy-10-phosphaphenanthrene-10-oxide (DOPO). Dans chaque cas, la stabilité thermique et le comportement au feu ont été caractérisés et discutésThe present demand of polymer-matrix composite materials in the transport market is significantly increasing, to replace the work-pieces actually manufactured in metal alloys, the polymer-matrix composite being lighter and more performant. Thermoset composites are currently and widely used however this kind of composites presents a severe drawback due to their non- recyclable character. One of the objectives of the “Résines idéales” project and of this thesis is to develop new composites made from thermoplastic matrix, endowed with similar properties. Among them, the fire behavior is a major challenge and the aim of this work is to develop new flame retardant systems for thermoplastics composites reinforced with continuous fibers. Firstly, we have performed a screening of potentially effective phosphorus flame retardants. Also, we have studied the influence of the reinforcement taffetas on the thermal stability and fire behavior. For that, various tests have been performed such as cone calorimeter, LOI and UL-94. Then, to improve the fire behavior and particularly to satisfy the aeronautical fire standards (the most challenging), we have studied binary and ternary mixtures of flame retardants constituted by the selected phosphorus flame retardant and other additives: alumina, aluminum hydroxide (ATH), expanded graphite and 9,10-dihydro-9-oxy-10-phosphaphenanthrene-10-oxide (DOPO). In each case, the thermal stability and fire behavior have been characterized and discussed
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Moustafa, Hesham. "Influence des nanoparticules lamellaires sur la resistance au feu d'un EPDM renforcé et de ses assemblages bicouches." Mulhouse, 2013. http://www.theses.fr/2013MULH4093.
Анотація:
L’objet de cette étude est de préciser l’effet de la résistance interfaciale dans des assemblages bicouches sur les comportements de matériaux résistants aux flammes, FR. Ainsi, une argile montmorillonite a été sélectionnée comme agent FR, synthétisée, modifiée par un tensioactif à 3 teneurs différents (1, 2, 4 CEC). Lorsque la teneur en surfactant augmente, les mélanges argile-polymère (EPDM-greffé AM) passent d'une structure microcomposite à celle du nanocomposite dans lequel l'argile est exfoliée. La réticulation est assurée par le peroxyde sauf pour le composé contenant l'argile brute (faisceau d'électron). La réticulation a été suivi par des mesures RMN 1H solide bas champ et relié aux propriétés des réseaux déterminés par gonflement et par des essais mécaniques dynamiques. Le protocole d’assemblage a permis de contrôler la résistance interfaciale entre les deux couches de polymère. Ceci progressivement depuis la contribution des seules interactions interfaciales de type van der Waals pour des films complètement pré-réticulés à la contribution des mécanismes de diffusion/co-réticulation maximale pour des assemblages de films non pré-réticulés. Le comportement FR a été mesuré par un calorimètre à cône. L'efficacité de l'argile exfoliée est démontrée. Les performances des bi-couches ne sont pas affectées par la résistance de l’interface. Les performances FR augmentent avec la teneur en argile exfoliée, pour s’infléchir à 5 phr, une quantité nécessaire à la formation d'un bouclier thermique. Il a été montré que le comportement FR du composite est gouverné principalement par le nombre de feuillets exfoliés dans la couche polymère plutôt que par l'épaisseur de celle-ciThe purpose of this study is to elucidate the effect of the interfacial strength in bilayer assemblies on the fire behavior of flame resistant, FR, materials. Thus, a montmorillonite (MMT) clay was selected as FR agent, synthesised and modified by long chain alkyl surfactant at three different levels 1, 2 and 4 CEC. With increasing modification level, clay-polymer (EPDM-g-MA) blends changes from microcomposite to nanocomposite structure in which the clay is exfoliated. Crosslinking reaction was performed using peroxide except for the composite containing unmodified clay which has been crosslinked under electron beam. The progress of the crosslinking process has been monitored by low field DQ 1H-NMR. The results were associated with swelling results and the dynamic mechanical behavior. The assembling protocol of two polymer layers has been chosen to allow the control of their gradually increasing interfacial strength, starting from the contribution of pure van der Waals interfacial interactions in fully pre-crosslinked layers up to the full contribution of interdiffusion/co-crosslinking mechanisms in assemblies without any pre-crosslink. The FR behavior was measured by a cone calorimeter. The efficiency of exfoliated clay has been demonstrated. The performances of bilayers were surprisingly found unaffected by the interfacial strength. FR performance increased with the content of exfoliated clay up to 5 phr (necessary amount to form an efficient thermal shield). Thereafter the enhancement decreases. It has been shown that the FR behavior of the composites is primarily governed by the number of exfoliated platelets in the polymer layer not by the layer thickness as such
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Viretto, Amandine. "Influence de la morphologie sur la dégradation thermique et le comportement au feu de formulations polymères complexes en vue d'applicationsen en câblerie." Thesis, Montpellier 2, 2013. http://www.theses.fr/2013MON20045.
Анотація:
La câblerie est un secteur industriel gros consommateur de polymères. Dans ce domaine, les normes imposent cependant de limiter le risque incendie et donc d'ignifuger les matériaux polymères utilisés, sources importantes de combustibles. De nombreux travaux ont porté sur leur ignifugation par utilisation d'additifs retardateurs de flammes, mais peu d'entre eux ont étudié l'influence de la morphologie des mélanges polymères chargés sur la stabilité thermique et le comportement au feu. Cette thèse fait suite à un précédent projet qui avait démontré une influence significative de la morphologie sur le comportement au feu d'un mélange polymère binaire (PC/PBT). Elle a pour but d'améliorer la compréhension de cette influence dans le cas de formulations plus complexes (ternaires ou quaternaires) à matrice éthylène méthylacrylate (EMA). Pour cela, la première stratégie adoptée a été l'identification d'un système ignifugeant comprenant un polyester capable de charbonner lors de l'ajout d'un RF. Une fois ce système identifié (PBT+MDH), il a été incorporé en matrice EMA en faisant varier la composition et la morphologie (dispersion sélective, taille des particules…). Cette approche a mis en évidence des différences significatives entre les différentes formulations et des résultats très intéressants ont été obtenus en termes de réaction au feu à l'échelle laboratoire. Cependant, le passage à l'échelle pilote (test de propagation de flamme) n'a pas permis de valider ces formulations pour des applications câbles. Au vu de ces constatations, une dernière partie a été proposée pour essayer d'améliorer la cohésion du résidu par ajout de polyphosphate d'ammoniumThe cable industry is a major consumer of industrial polymers. In this area, the standards impose to limit the fire risk and thus to enhance the fireproof of the polymeric materials which are important sources of fuel. Many studies have focused on their flame retardancy by using additive flame retardants, but few of them have studied the influence of the morphology of filled polymer blends on the thermal stability and the fire behavior. This thesis follows a previous project which demonstrated a significant influence of the morphology on the fire behavior of a binary polymer blend (PC / PBT). It aims to improve the understanding of this influence in the case of more complex formulations (ternary or quaternary) with ethylene methylacrylate (EMA) matrix. The first strategy was the identification of a flame retardant system including polyester that is able to char when a flame retardant is added. Once the system is identified (PBT + MDH), it was incorporated in EMA matrix by varying the composition and the morphology (selective dispersion, particle size ...). This approach showed significant differences between the different formulations and very interesting results have been obtained in terms of fire reaction at the laboratory scale. However, the scale-up approach (flame spread test) did not validate these formulations for cables applications. Therefore, the last part has been proposed to try to improve the cohesion of the residue by adding ammonium polyphosphate
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Colombiano, Jérémy. "Approche multi-échelle pour la caractérisation de la réaction au feu sur un matériau bois. Développement d'une méthodologie pour l'ingénierie de la sécurité incendie. Validation of a Pyrolysis Model of Wood Thermal Decomposition under Cone Calorimeter." Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2020. http://www.theses.fr/2020ESMA0017.
Анотація:
De plus en plus, les études de sécurité incendie reposent sur l’ingénierie de la sécurité incendie. Il s’agit notamment à l’aide de codes de calcul, de réaliser des simulations numériques visant à définir les règles de sécurité à appliquer. Ainsi, des nombreuses études ont permis d’améliorer les codes de calcul et de définir les bases et guides techniques à respecter pour la réalisation de ces études. Toutefois, si cela est vrai pour le domaine de la résistance au feu, de l’évacuation ou du désenfumage, ce n’est pas encore le cas dans le domaine de la réaction au feu. Cette dernière représente la manière dont le matériau va se comporter comme combustible et elle caractérise l’aptitude de ce matériau à s’enflammer et à contribuer à un incendie.Dans ce contexte, l’objectif de ces travaux de thèse est d’étudier et de prédire la cinétique de décomposition thermique, la combustion et la propagation de flamme d’un matériau bois. Pour cela, la méthode de travail retenue est multi-échelle, à la fois expérimentale et numérique. Cette approche permet dans un premier temps de simplifier les phénomènes dans le but de déterminer les propriétés du matériau, puis d’ajouter de la complexité à échelle croissante, afin d’identifier les processus pilotant la propagation de flamme et de définir les bases pour une étude d’ingénierie. Au total, 4 échelles de travail ont été étudiées :- A petite échelle, concernant uniquement la phase solide. Elle permet d’extraire certaines propriétés du matériau en travaillant sur des échantillons de l’ordre du milligramme. Les propriétés extraites sont les propriétés thermiques et cinétiques, indispensables pour caractériser l’échauffement et la décomposition thermique du matériau à échelle plus grande.- A moyenne échelle, incluant l’influence de la phase gazeuse avec notamment le développement de la flamme à la surface de l’échantillon. Les échantillons sont de l’ordre de la centaine de gramme avec une épaisseur identique à l’application finale du produit. L’objectif est dans un premier temps d’identifier les paramètres de combustion du matériau, tels que la chaleur de combustion, le taux de formation de suie, de monoxyde de carbone, etc. Dans un second temps, il a s’agit de valider numériquement l’ensemble des propriétés ainsi extraites (propriétés thermiques, cinétiques et de combustion) par comparaison avec les données expérimentales (taux de dégagement de chaleur, perte de masse, températures, etc.).- A échelle intermédiaire, utilisant des échantillons de l’ordre du kilogramme. Elle tient compte de la propagation de flamme à la surface de l’échantillon. De ce fait, les processus pilotant cette propagation sont étudiés. Cette échelle permet d’évaluer l’aptitude du code à prédire la cinétique de propagation de flamme. Deux modes de propagation sont investigués : contre-courant et co-courant. Cette échelle permet également d’établir certaines bases pour la réalisation d’étude d’ingénierie de réaction au feu.- A échelle finale, couplant les deux modes de propagation étudiés. L’objectif est alors de valider les observations faites à l’échelle précédente et d’étayer les bases pour une étude d’ingénierieIncreasingly, fire safety relies on fire safety engineering. This involves, in particular, using calculation codes, performing numerical simulations aimed at defining the safety rules to be applied. Thus, numerous studies have made it possible to improve the calculation codes and define the bases and technical guides to be respected for carrying out these studies. However, while this is true in the field of fire resistance, evacuation or smoke control, it is not yet the case in the field of reaction to fire. The latter represents how the material will behave as a fuel and it characterizes the ability of that material to ignite and contribute to a fire.In this context, the objective of this thesis work is to study and predict the kinetics of thermal decomposition, combustion and flame propagation of wood material. For this, the working method adopted is multi-scale, both experimental and digital. This approach allows initially to simplify the phenomena in order to determine the properties of the material, then to add complexity on an increasing scale, in order to identify the processes controlling the propagation of flame and to define the bases for an engineering study. In total, 4 working scales were studied:- At a small scale, which concerns only the solid phase. It permits to extract some properties of the material by working on samples of the order of a milligram. The properties extracted are the thermal and kinetic properties, essential to characterize the heating and thermal decomposition of the material on a larger scale.- At medium scale, including the influence of the gas phase within particularly the development of the flame on the surface of the sample. The samples are of the order of a hundred grams with a thickness identical to the final application of the product. The objective is first to identify the combustion parameters of the material, such as the heat of combustion, the rate of formation of soot, carbon monoxide, etc. Secondly, it concerns the numerical validation of all the properties extracted (thermal, kinetic and combustion properties) by comparison with the experimental data (rate of heat release, loss of mass, temperatures, etc. ).- At the intermediate scale, using samples of the order of one kilogram. It takes into account the propagation of flame on the surface of the sample. Therefore, the processes driving this propagation are studied. This scale is used to assess the ability of the code to predict the kinetics of flame propagation. Two modes of propagation are investigated: counter-current and co-current. This scale also makes it possible to establish certain bases for carrying out a reaction to fire engineering study.- At final scale, two studied modes of propagation are coupled. The objective is then to validate the observations made at the previous scale and to support the basis for an engineering study
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Tibiletti, Lucie. "Nouvelles formulations de résines polyesters insaturés pour l’amélioration du comportement au feu." Thesis, Montpellier 2, 2011. http://www.theses.fr/2011MON20134.
Анотація:
Les polyesters insaturés sont des résines thermodurcissables particulièrement appréciées pour leur facilité de mise en œuvre et leur coût modéré. Cependant, comme tous les polymères organiques ils ont une réaction au feu médiocre, ce qui est critique dans un certains nombres de d'applications. L'objectif de cette thèse était d'élaborer de nouvelles formulations de résines ayant un comportement au feu amélioré. La première stratégie développée a été le greffage de monomères phosponés dans la matrice polyester. Des monomères méthacryliques et styrénique ont été synthétisés et utilisés pour remplacer une partie du styrène dans la résine. La stabilité thermique des résines modifiées est diminuée, mais leur comportement au feu est globalement meilleur. Des effets du phosphore en phase gazeuse et en phase condensée ont pu être mis en évidence.Dans une seconde partie, une sélection de particules se distinguant par leur nature, leur taille et leur facteur de forme a été testée. Si l'impact des ces charges est assez limité lorsqu'elles sont utilisées individuellement, des tests calorimétriques ont révélé que certaines combinaisons de particules pouvaient améliorer significativement la réaction au feu des résines. Enfin, des associations d'additifs phosphorés et de particules submicroniques ont été investiguées. Le polyphosphate d'ammonium se distingue des autres additifs par un impact très important sur le comportement au feu et particulièrement par le charbonnement important qu'il engendre, cependant sa combinaison avec des charges inorganiques ne s'est pas révélée probanteUnsaturated polyesters are thermoset resins particularly appreciated for their low cost and easy processing. Nevertheless one of their main drawbacks is their poor fire resistance. The aim of this PhD thesis was to prepare new resin formulations with an improved fire behaviour. The first part of this work was dedicated to the grafting of phosphorous monomers in the polyester matrix. Methacrylic and styrenic monomers were synthesized and used to replace of part of the styrene in the resin. Resin thermal stability was decreased, but on the whole their fire behaviour was improved. Condensed phase and gas phase effects of phosphorus were highlighted.In a second part, a screening of various kinds of particles with different sizes was performed. Calorimetric tests revealed that, while the effect of these particles used alone is limited, a decrease of resin flammability could be achieved with specific combinations. Finally, commercial phosphorous additives were associated with submicronic fillers. From all the additives tested, ammonium polyphosphate stands out, with a powerful impact on the resin fire reaction and especially a much increased charring. However, its combination with inorganic particles was not conclusive
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Lhuillier-Marchand, Alexis. "Propagation des feux de végétation : expérimentations à l’échelle du laboratoire et validation d’un propagateur." Thesis, Université de Lorraine, 2016. http://www.theses.fr/2016LORR0131/document.
Анотація:
Ce travail est consacré à l’étude expérimentale et numérique de la propagation des feux de végétation à l’échelle du laboratoire. Une méthode de suivi de front de flamme par caméras visibles a été développée pour reconstruire et mesurer les propriétés du front au cours du temps. Les données recueillies comprennent la vitesse de propagation (Rate Of Spread), l’épaisseur du front, les longueurs du contour du front, les profils de hauteur et la puissance du feu. Une campagne expérimentale de 105 expériences de propagation sur de la frisure de bois a été réalisée sur la plateforme PROMETHEI (Plateforme de Recherche Opérationnelle en Métrologie Thermique dédiée aux Essais Incendies) du laboratoire LEMTA. Elle contient notamment une étude de l’effet de la largeur et de la charge sur la dynamique de propagation (sur la vitesse et l’épaisseur). Une base de données (en libre accès sur internet) dédiée aux feux de végétation a été créée et fournit les positions du front de flamme (avant et arrière) pour 85 expériences. Un modèle de propagation Petit Monde à réseau de cellules hexagonales a été également développé en parallèle. Plusieurs approches sont proposées pour déterminer l’évolution de l’état des cellules : la première modélise le transfert radiatif alors que la deuxième se base sur une fonction de distribution identifiée. Un algorithme d’optimisation par essaims particulaires (PSO) est employé pour estimer les différents paramètres du modèle à l’aide des résultats expérimentaux. Le modèle Petit Monde est ensuite comparé à des expériences de propagation comprenant des coupures de combustible ou des rétrécissements/élargissements de la largeur du litThis work is devoted to the experimental and numerical study of wildland fire spread at laboratory scale. A tracking fire front method using visible cameras was used in order to follow the fire front positions during the propagation and to evaluate some fire front properties. The data include the Rate Of Spread (ROS), the fire front width, the length of fire, the profile of flames and the Heat Release Rate. An experimental campaign of 105 fire spread tests with wood shaving as fuel was conducted on the PROMETHEI plateform (Plateforme de Recherche Opérationnelle en Métrologie Thermique dédiée aux Essais Incendies) of the laboratory LEMTA. This campaign was essentially focused on the effect of the fuel bed width and the fuel loading on the fire dynamics (particularly on the ROS and fire width). An open-source data base provides the positions of the front and backing fire as a function of time. A fire spread model based on the small world concept with a hexagonal cell network was developed. Two approaches were studied: the first one is based on a radiative transfer model for the definition of the cell states and the other one is based on an estimated distribution function. A particle swarm optimization (PSO) algorithm was used for the identification of the different parameters of the model using the experimental results. Then, the model was compared to other experiments included fuel breaks or narrowing/widening of the fuel bed width
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Gossiaux, Alexandre. "Comportement au feu de mousses polyuréthanes rigides : Approches systématiques." Electronic Thesis or Diss., Centrale Lille Institut, 2021. http://www.theses.fr/2021CLIL0021.
Анотація:
Une prise de conscience commune des facteurs environnementaux et plus particulièrement du réchauffement climatique rend urgent un meilleur contrôle de la consommation d'énergie. Une solution consiste à réduire les pertes d'énergie dans les bâtiments en utilisant de nouveaux matériaux d'isolation thermique efficaces tels que les mousses polyuréthanes. Ces mousses sont des matériaux très performants et compétitifs au regard des autres solutions existantes. Cependant, elles sont extrêmement inflammables en raison de leur nature organique. Les chercheurs et industrielles ajoutent alors des molécules appelées retardateurs de flamme (RFs) dans leur composition afin d’éviter le départ d’un incendie ou encore de diminuer l’intensité de la combustion lorsqu’un feu se déclare. C’est dans ce cadre que s’inscrit cette thèse dont l’objectif est d’étudier de manière systématique des mousses polyuréthanes (PUR) et polyisocyanurates (PIR). Le but est de proposer une démarche scientifique permettant un développement plus rapide et plus efficace de nouvelles formulations. Cette étude systématique a également été couplée à une étude multi-échelle du comportement au feu des mousses puisqu’un test à l’échelle du laboratoire a été développé: « le mini-SBI ». Les RFs étudiés dans ces travaux sont les RFs organiques phosphorés qui sont actuellement mis en avant afin de remplacer certains RFs halogénés qui pourraient être dangereux pour l’environnement et la santé. Les mécanismes de décomposition des mousses vierges et ignifugées ont été élucidés. Ainsi, dans le cas des RFs phosphorés, nous avons pu démontrer que leur mode d’action variait en fonction du degré d’oxydation du phosphore ainsi qu’en fonction de leur point de décomposition. De plus, l’efficacité des RFs varie également en fonction de la mousse utilisée (PUR ou PIR). Ces résultats pourront être mis à profit dans le développement de nouvelles formulationsA common awareness of environmental factors and more particularly of global warming makes it urgent to better control energy consumption. One solution is to reduce energy loss in building using new and efficient thermal insulation materials such as polymeric foams. Polyurethane (PUR) and polyisocyanurate (PIR) foams are very effective and competitive materials due to their low cost. However, these materials are extremely flammable due to their organic nature. Researchers and manufacturers add molecules called flame retardants (FRs) to their composition in order to prevent the outbreak of a fire or reduce the intensity of combustion when a fire breaks out. The objective of this PhD work is to study by systematic approaches the fire behavior of PUR and PIR foams. The aim is to propose a scientific approach allowing a quicker and more efficient development of new formulations. This systematic study was also coupled with a multi-scale study of the fire behavior of the foams, as a laboratory-scale fire test was developed (M-SBI), which allowed a quick and efficient examination of the formulations. The FRs studied in this work are phosphorus organic FRs which are currently promoted to replace some halogenated FRs which could be dangerous for the environment and health. The mechanisms of degradation of virgin and flame retarded foams were elucidated using various analytical tools. Thus, in the case of phosphorus FRs, we were able to demonstrate that their mode of action varied according to the phosphorus oxidation degree as well as according to their point of decomposition. Moreover, the efficiency of the FRs also varies according to the foam used (PUR or PIR). All these results can thus advantageously be exploited to propose future efficient flame retardants for specific systems to reduce the combustion intensity of the foams
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Juniper, Matthew. "Structure et stabilisation des flammes cryotechniques." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2001. http://www.theses.fr/2001ECAP0728.
Анотація:
Les moteurs a ergols cryotechniques sont alimentes en oxygène liquide et hydrogène gazeux. Le développement de méthodes de conception est fondé sur des simulations numériques fiables, qui doivent s'appuyer sur une connaissance détaillée des structures de flamme et des conditions d'entrée bien définies. Ce projet de recherche concerne la région proche des injecteurs d'ergols. On traite ici : (1) la structure de flamme et la géométrie de l'injecteur, (2) la stabilisation de la flamme. Des essais ont été effectués sur un injecteur comparable à ceux des moteurs réels. Des modèles sont développés et leurs résultats comparés aux résultats expérimentaux afin d'étudier l'effet de la géométrie de l'injecteur. Un nouveau résultat d'intérêt scientifique est qu'un sillage est plus instable quand l'écoulement extérieur est confiné. Ce mécanisme pourrait expliquer l'effet du retrait sur la flamme cryotechnique. La zone initiale de la flamme est divisée en deux parties et une analyse de flamme à contre-courant est appliquée à la première. La seconde partie est traitée d'abord comme une flamme dans un coin. La flamme au-dessus d'une plaque poreuse avec injection de comburant est étudiée ensuite et on envisage dans un deuxième temps une flamme au-dessus d'un comburant en cours de vaporisation. Finalement la flamme derrière une marche au-dessus d'une nappe liquide est envisagée. Grace à cette progression, les paramètres sans dimensions qui pilotent la stabilisation sont identifiés.
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Cérin-Delaval, Oriane. "Development and characterization of a novel flame retardant EVM-based formulation : investigation and comprehension of the flame retardant mechanisms." Thesis, Lille 1, 2010. http://www.theses.fr/2010LIL10132/document.
Анотація:
Cette étude s’intéresse aux procédés d’ignifugation d’un élastomère, le copolymère d’éthylène acétate de vinyle (EVM) vulcanisé, et plus particulièrement à l’ajout en masse de retardateurs de flamme commerciaux. L’objectif de ce travail consiste à mettre au point une formulation à base EVM destinée aux domaines de la câblerie et des transports, ignifugée et à haute tenue mécanique, ainsi qu’à comprendre les phénomènes d’ignifugation mis en jeu. L’évaluation de différents types d’additifs, sur le plan mécanique et retard au feu, a permis de dégager une combinaison innovante associant le trihydroxyde d’aluminium (ATH) et le diéthylphosphinate d’aluminium (OP1230). Le mode d’action de l’ATH dans l’EVM, généralement attribué à sa déshydratation endothermique, a été revisité à l’aide d’une approche cinétique de la dégradation du système EVM/ATH. Ces résultats ont été corrélés à l’étude de l’évolution du matériau soumis à des conditions incendie. Il a été montré que l’endothermicité de la réaction n’a qu’un rôle secondaire, l’additif agissant principalement en formant au sein du matériau une structure protectrice d’alumine jouant le rôle de barrière thermique et ralentissant ainsi le transfert de masse lors de la combustion. Pour la formulation complète (EVM/ATH/OP1230), les interactions chimiques entre additifs et polymère et les mécanismes d’action de l’OP1230 et de la combinaison ATH/OP1230 ont été étudiés. L’effet de synergie observé entre les deux additifs est attribué à la formation d’une couche protectrice vitreuse résistante à la surface du matériau pendant la combustion, couplée à la libération d’espèces phosphorées agissant en phase gaz comme inhibiteurs de flammeThis study is dedicated to the formulation of an innovative flame retardant material based on elastomeric vulcanized ethylene-vinyl acetate copolymer (EVM) used in the fields of cable and transportation, and to the comprehension of the flame retardant phenomena. The screening of various additives, evaluated in EVM in terms of mechanical and fire retardant properties, allowed the determination of an innovative combination, made of aluminium trihydroxide (ATH) and aluminium diethyl phosphinate (OP1230). The ATH mode of action, generally assumed to be a cooling effect, was revisited by a kinetic approach of the thermal degradation of the EVM/ATH formulation in oxidative and pyrolytic conditions, associated with the investigation of the evolution of the material in simulated fire conditions. It was found that the cooling effect occurs, but the main protective effect of ATH consists in the formation during combustion of an alumina layer, diminishing the mass and heat transfer and thus the flame feeding. In the complete formulation (EVM/ATH/OP1230), the chemical interactions between ATH, OP1230 and the polymer were investigated, revealing that the synergistic effect provided by the two additives results from the creation during combustion of a resistant glassy layer. Moreover phosphorous species are evolved in the gas phase during combustion, acting as flame inhibitors
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Beaugendre, Agnès. "Self-stratifying flame retardant coatings for plastics." Electronic Thesis or Diss., Lille 1, 2017. http://www.theses.fr/2017LIL10114.
Анотація:
L’objectif de ce travail de thèse consiste à élaborer des revêtements auto-stratifiants pour ignifuger du polycarbonate (PC). La nouveauté réside dans le développement de procédés répondant intelligemment aux enjeux écologiques et économiques actuels. Deux revêtements à base d’une résine thermodurcissable (époxyde) et thermoplastique (silicone, fluoropolymère) ont été développés. Une stratification parfaite a été observée par différentes techniques d’analyses, pour des épaisseurs inférieures à 130µm. L’influence du solvant, de l’agent durcisseur, des conditions de séchage, des agents ignifugeants et de leur phase d’incorporation a été étudiée. Finalement, un système dilué dans un mélange acétate de butyle : xylène (1:1) offre les meilleures propriétés (stratification, adhésion, aspect esthétique), avec la résine thermoplastique constituant la partie supérieure du film. De plus, l’ajout d’additifs (oxyde de fer, carbonate de calcium et deux additifs phosphorés) jusqu’à 10% en masse n’influence pas la stratification. L’oxyde de fer s’est révèlé être le meilleur candidat, conservant les propriétés du film et améliorant sa tenue au feu et au vieillissement (température, UV, humidité). En augmentant la stabilité thermique de la résine silicone, il réduit la combustibilité et l’inflammabilité du PC revêtu. Aussi, bien qu’il catalyse la dégradation de la résine fluorée, la propagation de flammes et l’apparition de gouttes enflammées est inhibée. La formation d’une couche protectrice limitant les transferts de masse entre le substrat et la flamme est ainsi valorisée. Une bonne résistance au vieillissement a été évaluée en termes de propriétés feu, de surface et d’adhésionThis PhD work is a proof of concept on the design of flame retardant (FR) self-stratifying coatings for polycarbonate (PC). This one pot process allows an eco- and smart-development of new products while reducing cost, processing time and solvent emission. In this work, two original self-layering coatings based on epoxy /silicone and /fluoropolymer blends were developed. Their perfect stratification was evidenced using different techniques, in a thickness range up to 130 µm. The influence of solvents characteristics, hardener, curing conditions, fillers and their incorporation phase was studied. Finally, the system diluted in butylacetate: xylene (1:1) leads to the best layering and adhesion, with the thermoplastic phase located on the top of the film. The FR fillers tested (iron oxide, calcium carbonate and two phosphorus based additives) do not affect the layering when introduced up to 10 wt.%. However, visual appearance and adhesion are strongly dependent on the solvent used. The best improvements in terms of FR properties, adhesion and weatherability (temperature, UV, humidity) were obtained by adding micrometric Fe2O3 particles: it allows the formation of a protective barrier which limits substrate/flame mass transfers, and prevents from the yellowing of the system under UV. Although Fe2O3 catalyzes the thermal degradation of the fluorinated resin, the coating reduces flame spread, dripping and slightly promotes the formation of a char. When added to the silicone-based blend, the thermal stability is improved, which allows reducing the combustibility and ignitability of the coated PC. Finally, those properties are relatively maintained after 8 weeks of ageing
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Beaugendre, Agnès. "Self-stratifying flame retardant coatings for plastics." Thesis, Lille 1, 2017. http://www.theses.fr/2017LIL10114/document.
Анотація:
L’objectif de ce travail de thèse consiste à élaborer des revêtements auto-stratifiants pour ignifuger du polycarbonate (PC). La nouveauté réside dans le développement de procédés répondant intelligemment aux enjeux écologiques et économiques actuels. Deux revêtements à base d’une résine thermodurcissable (époxyde) et thermoplastique (silicone, fluoropolymère) ont été développés. Une stratification parfaite a été observée par différentes techniques d’analyses, pour des épaisseurs inférieures à 130µm. L’influence du solvant, de l’agent durcisseur, des conditions de séchage, des agents ignifugeants et de leur phase d’incorporation a été étudiée. Finalement, un système dilué dans un mélange acétate de butyle : xylène (1:1) offre les meilleures propriétés (stratification, adhésion, aspect esthétique), avec la résine thermoplastique constituant la partie supérieure du film. De plus, l’ajout d’additifs (oxyde de fer, carbonate de calcium et deux additifs phosphorés) jusqu’à 10% en masse n’influence pas la stratification. L’oxyde de fer s’est révèlé être le meilleur candidat, conservant les propriétés du film et améliorant sa tenue au feu et au vieillissement (température, UV, humidité). En augmentant la stabilité thermique de la résine silicone, il réduit la combustibilité et l’inflammabilité du PC revêtu. Aussi, bien qu’il catalyse la dégradation de la résine fluorée, la propagation de flammes et l’apparition de gouttes enflammées est inhibée. La formation d’une couche protectrice limitant les transferts de masse entre le substrat et la flamme est ainsi valorisée. Une bonne résistance au vieillissement a été évaluée en termes de propriétés feu, de surface et d’adhésionThis PhD work is a proof of concept on the design of flame retardant (FR) self-stratifying coatings for polycarbonate (PC). This one pot process allows an eco- and smart-development of new products while reducing cost, processing time and solvent emission. In this work, two original self-layering coatings based on epoxy /silicone and /fluoropolymer blends were developed. Their perfect stratification was evidenced using different techniques, in a thickness range up to 130 µm. The influence of solvents characteristics, hardener, curing conditions, fillers and their incorporation phase was studied. Finally, the system diluted in butylacetate: xylene (1:1) leads to the best layering and adhesion, with the thermoplastic phase located on the top of the film. The FR fillers tested (iron oxide, calcium carbonate and two phosphorus based additives) do not affect the layering when introduced up to 10 wt.%. However, visual appearance and adhesion are strongly dependent on the solvent used. The best improvements in terms of FR properties, adhesion and weatherability (temperature, UV, humidity) were obtained by adding micrometric Fe2O3 particles: it allows the formation of a protective barrier which limits substrate/flame mass transfers, and prevents from the yellowing of the system under UV. Although Fe2O3 catalyzes the thermal degradation of the fluorinated resin, the coating reduces flame spread, dripping and slightly promotes the formation of a char. When added to the silicone-based blend, the thermal stability is improved, which allows reducing the combustibility and ignitability of the coated PC. Finally, those properties are relatively maintained after 8 weeks of ageing
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Dupretz, Renaud. "Synthesis of novel phosphinate flame retardants for poly butylene(terephthalate) (PBT) and polyamide 6 (PA6)." Thesis, Lille 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LIL10193/document.
Анотація:
Cette étude s’intéresse aux procédés d’ignifugation de deux thermoplastiques techniques, le poly téréphtalate de butylène (PBT) et le polyamide 6 (PA6), à application dans le domaine électrique et électrotechnique. Plus précisément, l’accent est mis sur l’ajout en masse de retardateurs de flammes à base d’azote et de phosphore. L’objectif de ce projet consiste à préparer de nouveaux retardateurs de flamme par voie de synthèse organique. Dans un premier temps, cinq phosphinates d’aluminium ont été préparés par amidification de l’acide hydroxyphenylphosphoryl propanoïque et réaction avec un promoteur d’aluminium. Ces sels ont été incorporés au PBT et au PA6, seuls ou en combinaison avec des co-additifs, puis testés à l’UL-94, test témoin de la propagation verticale de la flamme, très utilisé dans l’industrie électrique et électrotechnique. Parmi les cinq sels, seul le phenylamide de l’acide hydroxyphenylphosphoryl propanoïque (PAS) s’est avéré être un retardateur de flammes efficace. D’autres tests ont été réalisés pour approfondir les résultats. Une instrumentation du test UL-94 a également été développée pour établir les bases de la compréhension du mécanisme d’action de la formulation, approfondies ensuite dans une série de microanalyses. Il a été démontré que le PAS se décompose en entraînant la scission des chaînes de PBT et le refroidissement du matériau. La libération de composés phosphorés en phase gaz, bien que moins efficace que pour d’autres composés commerciaux, suffit à donner à la formulation sa propriété d’auto-extinctionThis study deals with the flame retardancy of two engineering plastics, the poly(butylene terephthalate) (PBT) and the polyamide 6 (PA6), widely used in the electrical and electronic equipment (EEE). The focus is made on the incorporation of phosphorus- and nitrogen-containing flame retardant (FR) additives. The main goal of this project was to prepare novel FR through organic synthesis. Five aluminum phosphinates were prepared by reaction of amines on hydroxyphenylphosphnyl propanoic acid and an aluminum promoter. The salts were incorporated to PBT and PA6, with or without co-additives, and the materials were tested in the UL-94, test investigating the vertical propagation of the flame and widely used in the EEE industry. Among the five salts, only the aluminum salt of phenyl amide of hydroxyphenylphosphnyl propanoic acid showed outstanding properties as FR. Other tests were carried out, among which an instrumentation of the UL-94 test, to build a way to the comprehension of mechanisms. First observations were completed by various microanalyses. It has been shown that the decomposition of PAS enhances that of PBT in parallel to its cooling. The liberation of phosphorus-containing species in the gas-phase, despite les efficient than in the case of other commercial FR, gives the formulation its auto-extinguishing character
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Dilger, Melvin. "Flame retardant expanded polypropylene for applications in electric vehicles : design and mechanism of action." Electronic Thesis or Diss., Université de Lille (2022-....), 2023. http://www.theses.fr/2023ULILR066.
Анотація:
Aujourd'hui, le secteur des transports est en pleine mutation avec la transition des véhicules thermiques vers les véhicules électriques. Par conséquent, les matériaux largement utilisés dans les véhicules, tels que le PPE, doivent également évoluer en raison d'exigences plus strictes en matière de propriétés ignifuges.Dans cette thèse, trois approches ont été envisagées pour améliorer les propriétés ignifuges du PPE et atteindre une classification V0 lors du test vertical UL-94, selon les trois différentes étapes de fabrication du PPE. Ces étapes sont : (1) le mélange du polypropylène (PP) avec divers additifs par un processus d'extrusion, (2) l'expansion du PP formulé, et (3) le moulage des billes de PPE dans la forme désirée. Avant d'étudier les différentes approches d'ignifugation de l'EPP, le test feu vertical UL-94 a été instrumenté afin d'en obtenir plus d'informations et de mieux comprendre les propriétés feux des différents matériaux. Les différentes approches envisagées ont été les suivantes : (1) l'incorporation de retardateurs de flamme (RF) et d'agents de synergie dans la matrice de PP avant l'expansion, il s'agit de l'approche la plus courante. Dans cette approche, la comparaison entre différent RF ayant des modes d'action différents (RF intumescent, générateur de radicaux libres, etc.) a été plus particulièrement étudiées. Une optimisation de la combinaison des RF et une étude de l'influence du mode de fabrication (étape d'expansion) ont été nécessaire. En effet, en raison de la grande quantité nécessaire et de leur potentiel rôle d'agents de nucléation, les RF peuvent perturber l'expansion du PP. Le mécanisme d'action des RF choisis a été étudié avant et après l'étape d'expansion. Il s'avère que l'étape d'expansion est une étape très complexe pour la conservation des propriétés feu qui a induit l'étude d'approches alternatives pour la validation de concept différents. L'alternative (2) concerne l'application d'un revêtement ignifuge sur les billes de PPE (avant le moulage) et la (3), l'application d'un revêtement ignifuge sur la pièce finale moulée (barreaux de PPE). Cependant, ces approches présentent également certains inconvénients. En effet, le PPE présente de faibles propriétés adhésions car il ne possède pas de groupes fonctionnels. Ainsi, une optimisation par traitement plasma est nécessaire pour augmenter l'adhésion du PPE. Plusieurs revêtements ignifuges ont été appliqués en surface et le moulage des billes de PPE revêtues a été étudiée. Les propriétés ignifuges des billes de PPE moulées revêtues et des barreaux de PPE revêtues ont été étudiées en utilisant le test vertical UL-94Today the sector of transport is changing with the transition from thermal vehicles to electrical vehicles. Thus, the materials widely used in vehicles as EPP also have to change due to higher requirements in terms of fire properties.In this thesis, three approaches were considered to increase the fire properties of EPP and reach a V0 rating at UL-94 vertical test, according to the three steps of manufacturing EPP. In fact, to manufacture EPP, three steps are necessary: (1) the polypropylene (PP) is melt blended with various additives via an extrusion process, (2) the blended PP is expanded, i.e. an expansion gas is introduced into it to form EPP beads and (3) the EPP beads are then molded into the desired shape. Before investigating the different approaches, the UL-94 vertical test was instrumented in order to obtain more information and have a better understanding in terms of fire properties. The different approaches considered were: (1) incorporating flame retardants and synergists into the PP matrix before expansion, this is the most common approach. This approach was deeply investigated with a comparison between several FRs with different modes of action (intumescent FR, free radical generator, etc), an optimization of the most efficient FRs combination and a study of the influence of industrial manufacturing, especially the expansion step. Indeed, the FRs can disrupt the foaming processability (expansion step), due to the high amount of FRs needed and the fact that FRs can play the role of nucleating agents. Moreover, the mechanism of action of the chosen FRs was studied before and after the expansion step. To counter the complexity of the expansion step in the approach (1), alternative approaches were studied in order to validate others concept. The alternative (2), applying a flame-retardant coating on the EPP beads (before molding) and (3) applying a flame-retardant coating to the molded final piece (EPP bars). However, these approaches have also some drawbacks. Indeed, the EPP has poor adhesion properties because it has no functional groups. Thus, an optimization of a plasma treatment was needed in order to increase the adhesion of EPP. Several flame retardant coatings were applied on the surface and the moldability of the coated EPP beads was studied. Finally, the fire properties at UL-94 vertical test of the molded coated EPP beads and coated EPP bars were studied
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Hoffendahl, Carmen. "Flame retardancy of EVM-based polymers with low smoke emission." Electronic Thesis or Diss., Lille 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LIL10048.
Анотація:
Cette étude est dédiée aux matériaux élastomères à base d’éthylène acétate de vinyle (EVM) ignifugés à l'aide de trihydroxide d’aluminium (ATH) et de mélamine ou de ses dérivés. Les différents types de formulations sont testés concernant leurs propriétés mécaniques, vieillissement, ignifugation et libération de fumée. La combinaison d’ATH et borate de mélamine dans l’EVM (EVM-ATH-MB) présente une plus faible libération de fumées et une meilleure stabilité pendant les tests vieillissement. En conséquence les mécanismes de la décomposition sont étudiées en utilisant entre autres des nouvelles approches comme le pyrolyzeur chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (py-GCMS) et calorimètre à cône couplé à la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (MLC-FTIR). L’effet de refroidissement ainsi que la formation d’une couche protectrice à la surface protège le matériau principalementThis work deals with new elastomeric ethylene-vinyl acetate (EVM) materials containing aluminum trihydroxide (ATH) in combination with melamine or its derivatives are evaluated regarding mechanical properties, hydrothermal aging, fire retardancy and smoke release. The decomposition mechanism of EVM containing ATH and melamine borate (MB) (EVM-ATH-MB) is analyzed in details because of its high stability during hydrothermal aging and its low smoke release. Decomposition reactions EVM-ATH-MB are studies using amongst others new approaches such as pyrolysis-gas chromatography-mass spectrometry (py-GCMS) and mass loss calorimeter coupled with Fourier transform infra-red (MLC-FTIR). It is found that EVM-ATH-MB is mainly protected by the mode of action of ATH diluting the fuel and forming a protective layer that reduces mass and heat transfer
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Hoffendahl, Carmen. "Flame retardancy of EVM-based polymers with low smoke emission." Thesis, Lille 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LIL10048/document.
Анотація:
Cette étude est dédiée aux matériaux élastomères à base d’éthylène acétate de vinyle (EVM) ignifugés à l'aide de trihydroxide d’aluminium (ATH) et de mélamine ou de ses dérivés. Les différents types de formulations sont testés concernant leurs propriétés mécaniques, vieillissement, ignifugation et libération de fumée. La combinaison d’ATH et borate de mélamine dans l’EVM (EVM-ATH-MB) présente une plus faible libération de fumées et une meilleure stabilité pendant les tests vieillissement. En conséquence les mécanismes de la décomposition sont étudiées en utilisant entre autres des nouvelles approches comme le pyrolyzeur chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (py-GCMS) et calorimètre à cône couplé à la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (MLC-FTIR). L’effet de refroidissement ainsi que la formation d’une couche protectrice à la surface protège le matériau principalementThis work deals with new elastomeric ethylene-vinyl acetate (EVM) materials containing aluminum trihydroxide (ATH) in combination with melamine or its derivatives are evaluated regarding mechanical properties, hydrothermal aging, fire retardancy and smoke release. The decomposition mechanism of EVM containing ATH and melamine borate (MB) (EVM-ATH-MB) is analyzed in details because of its high stability during hydrothermal aging and its low smoke release. Decomposition reactions EVM-ATH-MB are studies using amongst others new approaches such as pyrolysis-gas chromatography-mass spectrometry (py-GCMS) and mass loss calorimeter coupled with Fourier transform infra-red (MLC-FTIR). It is found that EVM-ATH-MB is mainly protected by the mode of action of ATH diluting the fuel and forming a protective layer that reduces mass and heat transfer
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Hébert, Damien. "Etude de la combustion des matériaux solides, application à la sécurité incendie." Phd thesis, INSA de Rouen, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00795236.
Анотація:
Dans une thématique de sécurité incendie, la prédiction de la propagation d'une flamme le long d'une paroi verticale solide nécessite la quantification du rayonnement. L'objectif de la thèse est de quantifier et caractériser les suies d'une flamme de PMMA. La flamme stationnaire d'un brûleur gaz sera également étudiée. La méthode optique de LII, une fois calibrée (extinction), permet d'obtenir des champs 2D de la fraction volumique ainsi que le taux de combustion en fonction de la hauteur pour la flamme de PMMA. Ensuite, la morphologie des agrégats de suie est déterminée grâce à des clichés MET et des mesures de la distribution en taille. Les propriétés optiques sont obtenues avec des mesures in-situ et ex-situ (effet de la température) de l'extinction spectrale, couplées avec une mesure de la concentration massique pour remonter à la fonction d'indice. Cette base de données permettra la perspective de calculer le rayonnement des suies et de l'utiliser dans un modèle de propagation.
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Prieur, Benjamin. "Modified lignin as flame retardant for polymeric materials." Thesis, Lille 1, 2016. http://www.theses.fr/2016LIL10083/document.
Анотація:
Ce travail consiste à contribuer à la valorisation de la lignine, un sous-produit important de l’industrie du papier. L’objectif est d’utiliser la lignine comme retardateur de flamme (FR) pour les matériaux polymères. Dans un premier temps, la lignine fut phosphorylée. Des analyses structurales ont permis d’établir que du phosphore est lié de manière covalente à la lignine. La conséquence est que la stabilité thermique ainsi que la quantité de résidu charbonné sont fortement améliorées. Les lignines de départ et phosphorylée ont été incorporées dans des polymères thermoplastiques afin d’évaluer l’influence du phosphore ainsi que les performances au feu. Des propriétés prometteuses ont particulièrement été obtenues dans l’acide polylactique (PLA) et l’acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS). Des formulations combinant les lignines avec d’autres additifs furent développées, et leurs performances au feu discutées. Ainsi, un large screening considérant la lignine comme FR fut réalisé. Le système comprenant la lignine, de départ ou phosphorylée, dans l’ABS fut finalement étudié en détail afin d’en élucider leur mécanisme d’action. Un effort particulier fut porté sur la réaction au feu ainsi que la dégradation thermique de ce composite. Durant sa dégradation thermique, la lignine produit une couche carbonée qui limite les échanges de masse entre le polymère et la flamme, permettant d’améliorer la réaction au feu de l’ABS. Cette barrière est d’autant plus efficace en utilisant la lignine phosphorylée. Il a été observé que le phosphore est actif dans la phase condensée, provoquant une formation plus rapide de la barrière, qui est également plus stable thermiquementThe aim of this PhD is to contribute to the valorization of lignin, an abundant byproduct of pulping industry by using it as flame retardant (FR) additive for polymeric materials. First, phosphorylation of lignin was undertaken. According to structural characterization, phosphorus was found to be covalently bonded to lignin. As a consequence, the thermal stability of lignin was enhanced as well as the char yield. Based on these results, both neat and phosphorylated lignin were incorporated in several polymers in order to assess their FR performance and the influence of phosphorus. Promising results were especially obtained in polylactic acid (PLA) and acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS). Then FR performance of formulations combining lignins and other additives was discussed. A large screening using lignin as FR additive in PLA and ABS was therefore achieved. The system considering phosphorylated lignin in ABS was finally investigated in detail. FR performance as well as thermal degradation were deeply studied. Lignin produces a char when exposed to a flame or a heat source which acts as a physical layer by mainly limiting mass transfers between the burning polymer and the flame. The char produced by phosphorylated lignin demonstrated a higher efficiency, thus leading to enhanced FR properties. Phosphorus was indeed active in the condensed phase, promoting the char formation and leading to structures which stabilize the char. The mode of action of lignin and phosphorylated lignin as flame retardant additive in ABS was elucidated
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Coquelle, Mathieu. "Flame retardancy of polyamide 6 fibers : the use of sulfamate salts." Thesis, Lille 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LIL10219/document.
Анотація:
L’objet de cette thèse est l’ignifugation de fibres textiles de type polyamide 6 (PA6). Parmi les différentes techniques utilisées pour modifier une fibre ou un textile synthétique, l’ajout en masse de retardateurs de flamme (RF) durant le procédé d’extrusion a été choisi. Les températures de mise en œuvre du PA6 étant assez élevées (généralement supérieures à 250 °C) une sélection rigoureuse de retardateurs de flamme à base de phosphore et de soufre a été faite. Cette sélection a également pris en compte le fait que le RF doit être efficace à de faibles taux de charge (<10% en masse) pour permettre de filer la matrice. Il est ressorti de cette étude que les sels d’acide sulfamique, tels que le sulfamate d’ammonium (AS) et le sulfamate de guanidinium (GAS) sont efficaces et que les formulations sont filables. Les modes d’action en phase condensée et en phase gaz ont été étudiés et décrits. On observe respectivement une charbonisation plus importante et une modification de la composition des gaz émis lors de la dégradation thermique des matériaux. Cependant, lors du passage de l’échelle laboratoire (micro extrudeuse) à l’échelle pilote, des problèmes de dégradation de la matrice polymère sont survenus. De manière à pallier cette difficulté, l’utilisation d’un co-additif (polyphosphate de mélamine), offrant un effet de synergie avec les sels de sulfamate, a permis de réduire la quantité de GAS tout en améliorant les propriétés feu du PA6 et la formulation a pu être extrudée à échelle piloteThe aim of this Ph.D. work is the fire retardancy of polyamide 6 (PA6) fibers. Among the different techniques used to modify a synthetic fiber or fabric, the incorporation of fire retardants (FR) directly in the melt during extrusion was chosen. Processing temperatures of PA6 being rather high (generally > 250 °C), a rigorous selection of phosphorus and sulfur based FR was done. Moreover, FR must be stable at the processing temperature, while being spinnable and efficient at low loadings (<10 wt.-%). Sulfamate salts such as ammonium and guanidine sulfamate (AS and GAS) were found efficient and the PA6 formulations were spinnable. The modes of action were investigated through a study of the condensed and gas phase. However, when scaling up the process from microextruder to a large-scale extruder, processing issues were observed. In order to overcome this problem, the use of a co-additive (melamine polyphosphate), offering a synergistic effect with sulfamate salts, allowed to decrease the amount of GAS in the PA6 formulation while enhancing the FR performance. Thus, large-scale extrusion of the FR PA6 was performed successfully
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Muller, Maryska. "Systemic approach of the synergism in flame retarded intumescent polyurethanes." Thesis, Lille 1, 2012. http://www.theses.fr/2012LIL10109/document.
Анотація:
L’objectif de ce travail de thèse est de mettre en évidence et de comprendre le mécanisme de synergie observé au niveau des propriétés retard au feu de polyuréthanes (PUs) intumescents par l’ajout de nanoparticules (NPs). En effet, l’addition de polyphospha te d’ammonium (APP) dans une matrice PU conduit à une amélioration de ses propriétés retard au feu. La substitution d’une petite quantité d’APP par des NPs (MgO, SiO2, octamethyl polyhedral oligomeric silsesquioxanes (OMPOSS) et or) conduit de plus à un phénomène de synergie. Il a été montré que la nature et la quantité de NPs jouent un rôle important sur les propriétés retard au feu et sur le mécanisme de protection. L’étude de la stabilité thermique des différents systèmes a premièrement mis en évidence une stabilisation entre l’APP et les NPs à l’exception de l’OMPOSS. Il a donc été proposé que la synergie intervienne en phase condensée où diverses réactions chimiques, caractérisées par RMN du solide, ont lieu lors de la dégradation des matériaux entrainant la formation d’une barrière protectrice intumescente. Les propriétés de cette barrière, telles que sa conductivité thermique, son expansion et sa morphologie, ont été étudiés dans un second temps à l’aide de techniques spécifiques développées dans le cadre de cette étude (en particulier la tomographie). Ces propriétés ont été reliées à la meilleure protection observée pour le système contenant l’APP et les NPs. La résistance mécanique de barrières intumescentes développées dans différentes conditions a finalement été étudiée mais n’intervient pas dans le mécanisme de synergieThe purpose of this Ph.D work is to present and to understand the synergy observed in the fire performances of intumescent polyurethane (PU) formulations by the addition of nanoparticles (NP). Indeed, it was shown that the addition of ammonium polyphosphate (APP) in PU leads to interesting fire properties that can be enhanced substituting a small amount of APP by NPs (MgO, SiO2, octamethyl polyhedral oligomeric silsesquioxanes (OMPOSS) and gold). The nature and content of the NPs play an important role on the fire retardant properties and mechanisms. First, a thermal stabilization was observed between APP and the different NPs except OMPOSS. The synergy mechanism was thus attributed to a condensed phase action where a range of chemical species, characterized by solid state NMR, are created upon heating the material in different conditions. The char properties, such as thermal conductivity, expansion and morphology, were then characterized using novel techniques (in particular tomography). It was shown that they are linked with the thermal barrier effect of the residual material explaining the good fire properties obtained when combining APP and NPs. The mechanical strength of chars developed in different conditions was also investigated but do not play a significant role on the synergy mechanism
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Moussou, Julien. "Caractérisation expérimentale du flux thermique transitoire pariétal pour différents modes de combustion." Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2019. http://www.theses.fr/2019ESMA0010/document.
Анотація:
Pour réduire significativement les émissions de CO2 dans les moteurs à combustion interne, un levier majeur est la réduction des pertes thermiques pariétales lors de la combustion. Ces pertes présentent un pic de plusieurs MW/m2 près du point mort haut, et sont liées à des phénomènes complexes d'interaction flamme-paroi qui dépendent du mode de combustion. Afin de mieux appréhender les phénomènes associés, il est nécessaire de caractériser le flux thermique à des échelles temporelles inférieures à la milliseconde.Dans ces travaux, une machine à compression rapide et une cellule à précombustion à volume constant sont utilisées pour simuler les phénomènes de combustion rencontrés en moteurs. Des thermocouples à jonction fines permettent une mesure de flux thermique instantanée avec une résolution temporelle de 0.1 ms. Ces moyens d'essais permettent de reproduire trois modes de combustion : flamme de propagation, flamme de diffusion et auto-inflammation. Ces travaux permettent également d'évaluer les différentes technologies envisageables de mesure de transfert thermique en combustion (thermocouples, thermorésistances et thermométrie phosphore rapide) au regard des caractéristiques métrologiques requises par la rapidité des phénomènes mis en jeu.Le flux lors du transfert thermique atteint des valeurs de plusieurs MW/m2 avec une forme qui dépend du mode de combustion. Le flux lors de la propagation d'une flamme prémélangée est dominé par un pic lors de l'interaction flamme paroi,d'environ 5 MW/m2 et de durée 0.5 ms. Le flux lors de la combustion d'un jet Diesel est approximativement un plateau pendant la durée de l'injection ; il est dominé par l'effet d'entraînement d'air par le jet qui cause une augmentation du coefficient de transfert convectif jusqu'à des valeurs de 10 kW/m2/K, l'augmentation de température liée à la combustion étant secondaire. Dans le cas d'ondes de pression générées par une auto-inflammation rapides de gaz(cliquetis lors d'un allumage commandé ou HCCI à fort contenu énergétique), une corrélation est observée entre l'intensité du cliquetis et le flux thermique associé, quel que soit le mode de combustion qui génère les oscillations de pression. Le flux lors du cliquetis est 3 à 5 fois plus élevé que lors d'une combustion par flamme de propagation comparableCO2 emissions in internal combustion engines are linked with inefficiencies due to wall heat losses during combustion.Those losses exhibit a sharp peak of a few MW/m2 close to top dead center and are linked to complex flame/wall interaction phenomena that vary with the combustion mode. A fine understanding of the associated phenomena requires experimental characterization of wall heat flux with a time resolution better than the millisecond. In this PhD work, a rapid compression machine and a precombustion cell are used to reproduce engine combustion phenomena. Thin-junction thermocouples allow an instantaneous measurement of the wall heat flux with a time resolution of 0.1 ms. Three combustion modes are generated: propagation flame, diffusion flame and auto-ignition.Different possible measurement technologies and procedures (thermocouples, thermoresistances and rapid phosphor thermometry) are compared and benchmarked against the features of combustion phenomena. Flux during wall heat transfer reaches values of a few MW/m2 and its shape varies with the combustion mode. During premixed flame propagation, flux is dominated by a peak during flame-wall interaction of about 5 MW/m2 in amplitude and 0.5 ms in duration. During Diesel combustion, heat flux is approximately constant during the injection duration; itsevolution is driven by an increase of the convection coefficient up to 10 kW/m2/K, which is attributed to air entrainment by the spray; the temperature increase from combustion is considered a second-order effect. During combustion presenting a pressure wave propagation (e.g. knock for some spark-ignition cases or HCCI with high energy content), the intensity of pressure oscillations and wall heat flux are shown to be correlated. That correlation is independent of the phenomenon creating the pressure wave; heat flux during knock is 3-5 times higher than for a comparable premixed propagation flame
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Escaich, Alain. "Une description améliorée de la combustion turbulente dans les flammes de charbon pulverisé." Rouen, 2000. http://www.theses.fr/2000ROUES040.
Анотація:
Ce travail de thèse a été principalement consacré à la modélisation de la combustion turbulente dans les flammes de charbon pulvérisé. Dans le cadre de cette étude, nous avons développé un modèle à pdf présumée à trois traceurs à chimie infiniment rapide base sur le formalisme du scalaire inerte (connu sous le nom de fraction de mélange). Un tel modèle permet de faire une distinction entre les différents combustibles gazeux libérés lors de la dévolitilisation et de la combustion hétérogène. Par ailleurs, l'extension de ce formalisme au cas diphasique a nécessité l'introduction de termes sources supplémentaires dits particulaires dans les équations de bilan de la moyenne et de la variance des différentes fractions de mélange. Nous avons proposé, en faisant un parallèle avec la combustion des sprays, des fermetures pour ces termes. Le modèle développé a été testé et implanté dans le code ESTET-CP dédié à la description des écoulements diphasiques dans les chaudières à charbon pulvérisé. Les simulations réalisées montrent que notre modélisation améliore la description standard en réduisant significativement l'écart entre prédictions et mesures (effectuées par le CERCHAR dans son four d'études).
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Drissi, Mohamed. "Un modèle de propagation de feux de végétation à grande échelle." Thesis, Aix-Marseille, 2013. http://www.theses.fr/2013AIXM4704.
Анотація:
Le présent travail est consacré au développement et à la validation d'un modèle hybride de propagation d'un incendie de végétation à grande échelle prenant en compte les hétérogénéités locales liées à la végétation, à la topographie du terrain et aux conditions météorologiques. Dans un premier temps, on présente différentes méthodes permettant de générer un réseau amorphe, représentatif d'une distribution réaliste de la végétation. Le modèle hybride est un modèle de réseau où les phénomènes qui se produisent à l'échelle macroscopique sont traités de façon déterministe, comme le préchauffage du site végétal provenant du rayonnement de la flamme et des braises et de la convection par les gaz chauds, mais aussi son refroidissement radiatif et son inflammation pilotée. Le rayonnement thermique provenant de la flamme est calculé en combinant le modèle de flamme solide à la méthode de Monte Carlo et en considérant son atténuation par la couche d'air atmosphérique entre la flamme et la végétation réceptive. Le modèle est ensuite appliqué à des configurations simples de propagation sur un terrain plat ou incliné, en présence ou non d'un vent constant. Les résultats obtenus sont en bon accord avec les données de la littérature. Une étude de sensibilité a été également menée permettant d'identifier les paramètres les plus influents du modèle, en termes de vitesse de propagation du feu, et de les hiérarchiser. La phase de validation a portée sur l'analyse comparative des contours de feux calculés par le modèle avec ceux mesurés lors d'un brûlage dirigé réalisé en Australie et d'un feu réel qui a lieu en Corse en 2009, montrant un très bon accord en termes de vitesse de propagationThe present work is devoted to the development of a hybrid model for predicting the rate of spread of wildland fires at a large scale, taking into account the local heterogeneities related to vegetation, topography, and meteorological conditions. Some methods for generating amorphous network, representative of real vegetation landscapes, are proposed. Mechanisms of heat transfer from the flame front to the virgin fuel are modeled: radiative preheating from the flame and embers, convective preheating from hot gases, radiative heat losses and piloted ignition of the receptive vegetation item. Flame radiation is calculated by combining the solid flame model with the Monte Carlo method and by taking into account its attenuation by the atmospheric layer between the flame and the receptive vegetation. The model is applied to simple configurations where the fire spreads on a flat or inclined terrain, with or without a constant wind. Model results are in good agreement with literature data. A sensitivity study is conducted to identify the most influential parameters of the model. Eventually, the model is validated by comparing predicted fire patterns with those obtained from a prescribed burning in Australia and from a historical fire that occurred in Corsica in 2009, showing a very good agreement in terms of fire patterns, rate of spread, and burned area
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Matar, Mohamad. "Exploration de nouvelles voies pour l'ignifugation des polymères." Thesis, Université de Lorraine, 2016. http://www.theses.fr/2016LORR0067/document.
Анотація:
Dans cette étude, nous avons cherché à développer de nouvelles formulations pour améliorer la stabilité thermique et le comportement au feu de trois matrices polymères de grande diffusion: le polyéthylène (PE), le polystyrène (PS) et le polyamide 66 (PA66). Le système intumescent employé consiste à combiner des retardateurs de flammes classiques (polyphosphate d’ammonium (APP) et pentaérythritol (PER)) avec une faible quantité de nanooxydes métalliques dont les propriétés auraient été ajustées sur mesure de façon à améliorer la compatibilité du mélange à l’état fondu, ou encore pour changer le mécanisme de dégradation d’un point de vue chimique (effets catalytiques) ou physiques (effet barrière, viscosité etc…). Une partie importante de cette étude a donc été d’abord consacrée à la synthèse d’oxydes à morphologie, porosité, structure ou fonctionnalités particulières. A cet égard, les silices mésoporeuses possèdent l’avantage de présenter des surfaces spécifiques élevées (700-1400 m²/g) et une taille de pores compatible avec les chaines polymères. En adaptant les conditions de synthèse, nous avons cherché à établir des relations entre certains paramètres relatifs aux silices préparées (tels que la (1) surface spécifique (2) la taille des particules (3) la taille des pores (4) la morphologie et (5) le type de structure (en général SBA-15)) sur la stabilité thermique et le comportement au feu du polyéthylène. Préalablement, les propriétés texturales, structurales et chimiques de ces silices ont été caractérisées par porosimétrie à l’azote à 77K, DRX et FTIR. Globalement, les améliorations apportées par les silices mésostructurées restent modestes par rapport à celles induites par les RF classiques seuls et ceci particulièrement pour les polymères non charbonnants (PE et PS). Ceci est dû probablement à la très grande disparité des teneurs respectives en silice et RF dans les composites testés (1 et 24% en masse, respectivement). L’effet du taux de silice SBA-15 (0,5-10wt%) à taux de charge constant et égal à 25% massique a été également étudié pour les trois matrices polymères. Les valeurs maximales d’IOL (indice limite d’oxygène) sont toujours obtenues pour 1-2% de SBA-15. Les modifications de surface des silices SBA-15 par greffage des différentes fonctions organiques (CTAB, amine, thiol, phénol, phosphonate, acide benzoïque et diphénylphosphate), inorganiques (aluminium, acide phosphorique et acide tungstophosphorique) ou métalliques (cuivre, nickel) ont fait l’objet de caractérisations poussées afin d’évaluer la quantité et la stabilité thermique des espèces greffées ainsi que la nature des liaisons de surface. D’autres types de nanooxydes synthétiques (aluminophosphates, phosphate de zirconium et nanotubes de type titanates) ou commerciaux (CeO2, ZrO2, CeZr et CePr) ont également été étudiés. La plupart de ces échantillons a montré un effet légèrement positif sur la stabilité thermique et le comportement au feu des polymères. De point de vue mécanistique, les analyses réalisées en Py-GC-MS montrent que les oxydes greffés par des acides catalysent la transformation des alcènes et des diènes issus de la décomposition du PE en aromatiques. En présence de SBA-15, l’analyse des résidus carbonés (par DRX, FTIR) montrent la formation de nouvelles phases cristallines phosphosiliciques qui renforcent la couche protectrice. Les phases condensées et gazeuses de quelques formulations performantes en IOL ont été analysée par cône calorimètre et microcalorimètre (PCFC). La substitution d'une fraction d'APP/PER par de la silice SBA-15 a un effet plus marqué sur la stabilité thermique et le comportement au feu de la matrice PA66 (IOL= 48,5 (+10 par rapport au PA66/APP/PER), comparé aux matrices PE (IOL=25 (+0,5 par rapport au PE/APP/PER) et PS (IOL= 24,1 (+0,8 par rapport au PS/APP/PER). De plus, la fonctionnalisation [...]In this study, we have tried to develop new formulations to improve the thermal stability and fire behavior of three polymer matrices widely used: the polyethylene (PE), the polystyrene (PS) and the polyamide 66 (PA 66). The intumescent system used consists to combine a classical flame retardants (ammonium polyphosphate (APP) and pentaeryhthritol (PER)) with a small amount of nanooxides whose properties can be adjusted in order to improve the compatibility of the melting mixture, or to change the degradation mechanism by a chemical (catalytic effect) or physical (insulating layer, viscosity, etc …) process. The total amount of additives has been set at 25wt%. An important part of this study was consecrated to the synthesis of oxides with different morphologies, porosities, structures and functionalities. In this regard, the mesoporous silica has an advantage of having a high surface area (700-1400 m²/g) and a pore size compatible with the polymer chains. By adapting the synthesis conditions, we have aimed to correlate between some parameters related to the prepared silicas (such as (1) the specific surface area (2) particle size (3) pore size (4) morphology and (5) the type of structure (usually SBA-15)) on the thermal stability and fire behavior of different polymer matrices. A comprehensive study has been conducted globally, regardless of the matrix, that the improvements provided by the mesostructured silicas are modest compared to those elicited by classical FR. However, the fire behavior has been improved (particularly LOI) by combining APP/PER system with 1-2wt% of SBA-15. The surface modification of SBA-15 by grafting a different organic functions (CTAB, amine, thiol, phenol, phosphonate, benzoic acid and diphenylphosphate), inorganic species (aluminum, phosphoric acid and tungstophosphoric acid) or metals (copper, nickel) have been the subject of an advanced characterizations in order to assess the amount and the thermal stability of the grafted species, well as the nature of the surface bonds. Other types of synthetic nanooxides (aluminophosphates, zirconium phosphate and titanate nanotubes) or commercial (CeO2, ZrO2, CeZr and CePr) have been also studied. Most of these particles in combination with APP/PER system have shown a slightly positive effect on the thermal stability and fire behavior of polymers. In mechanistic terms, the nanooxides have mainly an effect on enhancing the barrier effect. The analyses carried out by Py/GC/MS showed that the grafted oxides by acidic species catalyze the conversion of alkenes and dienes (resulting from the decomposition of PE) to aromatics. In the presence of SBA-15, the analysis of char (by XRD and FTIR) shows the formation of new crystalline phases which enhance the protective layer
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Vahabi, Henri. "Combinaison de nanoparticules et de composés phosphonés pour améliorer le comportement au feu du PMMA." Thesis, Montpellier 2, 2011. http://www.biu-montpellier.fr/florabium/jsp/nnt.jsp?nnt=2011MON20095.
Анотація:
Le polyméthacrylate de méthyle (PMMA) est un thermoplastique présentant de nombreux avantages (transparence, légèreté, flexibilité). Cependant, le caractère inflammable du PMMA est un frein pour son utilisation dans de nombreuses applications, connaissant les pertes humaines et matérielles causés par les incendies. Cette thèse avait donc pour but d'améliorer la stabilité thermique et le comportement au feu du PMMA. Dans un premier temps, nous avons étudié l'influence de la dispersion de kaolins purs et traités sur le comportement au feu et la dégradation thermique du PMMA. Nous nous sommes ensuite orientés vers la modification chimique du PMMA par la méthode de copolymérisation du méthacrylate de méthyle (MMA) avec deux co-monomères phosphonés. Enfin, nous nous sommes intéressés à l'incorporation chimique ou physique de deux types de particules de polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) dans le PMMA ou dans le PMMA modifié (copolymère (MMA – co- monomère monophosphoné)). Cette dernière partie a permis de mettre évidence l'effet bénéfique de la combinaison des particules de POSS et du PMMA modifié sur la dégradation thermique et l'inflammabilité de PMMA. Dans nos travaux, une attention particulière a été portée sur l'effet de phosphore en phase gazeuse et en phase condensée. Dans ce contexte nous avons pu définir, pour le PMMA modifié par les co-monomères phosphonés, un indice d'efficacité du phosphore pour chaque phasePoly(methylmethacrylate) (PMMA) is an important thermoplastic, widely used in industry. Unfortunately, it is a highly flammable polymer. The aim of this research was to improve the thermal stability and fire behavior of PMMA. First, we studied the influence of the dispersion of pure or treated kaolin on the fire behavior and thermal stability of PMMA. In second part of this work, the chemical modification of PMMA, using copolymerization of methyl methacrylate (MMA) with two phosphonated co-monomers was studied. Finally, we interested in chemical or physical incorporation of two types of polyhedral oligomeric silsesquioxane particles (POSS) in the PMMA or modified PMMA copolymère (MMA – co- monophosphonated monomer)). The effect of the combination of POSS particles and modified PMMA on the thermal degradation and flammability of PMMA was studied. In our work, the effect of phosphorus in the gas and condensed phase was separately studied. This study allowed us to define an efficiency index of phosphorus in each phase
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Louisy, Jérémie. "Synthesis of novel phosphinate salts and development of formulations for the flame retardancy of glass fiber reinforced PolyButylene Terephthalate (PBT)." Thesis, Lille 1, 2012. http://www.theses.fr/2012LIL10162/document.
Анотація:
Cette étude s’intéresse aux procédés d’ignifugation d’un thermoplastique, le PolyButylène Téréphthalate (PBT), et plus particulièrement à l’ajout en masse de retardateurs de flamme à base de phosphore. L’objectif de ce projet consiste à mettre au point une formulation PBT renforcée avec des fibres de verre et ignifugée en vue d’application dans le domaine électrique et électronique. Dans un premier temps, les propriétés au feu de différents additifs combinés à un sel de diethylphosphinate d’aluminium commercial sont évaluées. Différents sels de phosphinate dérivés de l’acide carboxyethyl(methyl)phosphinique ont par ailleurs été synthétisés puis testés, soit seuls ou combinés à des additifs retardateurs de flamme. Deux systèmes retardateurs de flamme, l’un consistant en un mélange RDP bentonite - diethylphosphinate d’aluminium, l’autre en un mélange RDP bentonite - phenyl amide carboxyethyl(methyl)phosphinate d’aluminium, se sont avérés particulièrement efficaces en terme d’amélioration du comportement au feu du PBT renforcé. Les mécanismes d’ignifugation de ces systèmes ont été étudiés et comparés. Il a été démontré que les deux sels de phosphinate présentaient un mode d’action essentiellement en phase gaz, en libérant des espèces acides phosphiniques agissant comme inhibiteurs des réactions de combustion. Concernant le sel de phosphinate commercial, la libération d’acides phosphiniques s’effectue par interaction chimique entre l’additif et le PBT. A l’inverse, le sel de phosphinate synthétisé au laboratoire semble n’interagir que modérément avec le polymèreThis study deals with the formulation of an innovative flame retardant material based on glass fiber reinforced PolyButylene Terephthalate (PBT/GF) used in Electronic and Electrical Equipments (EEE). In a first approach, the flame retardant properties of various additives in combination with the commercial aluminium diethylphosphinate are evaluated in PBT/GF. In a second approach, a variety of phosphinate salts derived from carboxyethyl(methyl)phosphinic acids are synthesized and then tested alone or in combination with FR additives. Two innovative flame retardant systems, namely the combination of Resorcinol bis-Diphenyl Phosphate (RDP) modified bentonite clay with either the aluminium diethylphosphinate or the aluminium phenyl amide of carboxyethyl(methyl)phosphinate, were found to greatly improve the fire behavior of PBT/GF. The FR mechanism of flame retardants were investigated and compared. Both phosphinate salts from the innovative systems mainly act through a gas phase mode of action by releasing phosphinic acids. Regarding the commercial product, the release of phosphinic acid occurs due to chemical interaction between the phosphinate salt and the PBT matrix while the synthesized product only moderately interacts with the polymer
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Gallou, Hélène. "Amélioration du comportement au feu du polyamide 6,6 par traitement de surface et en masse." Thesis, Lille 1, 2010. http://www.theses.fr/2010LIL10186/document.
Анотація:
L’objectif principal de ce travail concerne le développement de formulations afin d’ignifuger le Polyamide-6,6 renforcé ou non par des fibres de verre pour des applications axées sur le matériel électrique. La compréhension des mécanismes d’ignifugation mis en jeu a mis en évidence un effet de protection du à la formation d’une couche barrière limitant les transferts de matière et de chaleur. Les performances feu évaluées à l’aide des tests de l’indice limite d’oxygène (LOI), de l’UL94, du fil incandescent et du calorimètre à cône ont permis de satisfaire tous les critères retenus pour l’évaluation des matériaux contenant un phosphinate d’aluminium. L’utilisation des traitements de surface pour apporter des propriétés d’ignifugation aux matériaux a permis de concentrer les propriétés ignifuges en surface, et de préserver les propriétés mécaniques et physiques du polymère. Des dépôts en couches minces utilisant la technique de polymérisation assistée par plasma froid ont favorisé l’amélioration des performances feu du PA66-25% FV en termes de LOI, mais n’ont apporté aucun changement au calorimètre à cône. L’application d’un enduit ignifuge sur le PA66-25% FV après activation de sa surface par flammage a révélé une amélioration du comportement ignifuge. La combinaison des deux procédés d’ignifugation, à savoir le traitement en surface d’une formulation contenant une faible quantité d’ignifugeant, a été étudiée. Ainsi, l’application d’un revêtement ignifugeant sur un substrat contenant une quantité minimale d’OP1230 (5 %) a permis de satisfaire à l’ensemble du cahier des chargesThe main objective of this study concerns the development of fire retardant PA66 formulations, reinforced or not with glass fibers, uses for electrical material. The experimental approaches studies the influence of non-halogenous organophosphorous flame retardant, such as melamine polyphosphate, phosphinate, or melamine cyanurate on the fire performance of the PA66 in order to understand the fireproofing mechanisms. The efficiency in terms of fire protection defines the OP1230 as optimal flame retardant. The attention was related more particularly to the formulation with the minimal amount of additive so that the product present to the fire conditions for electric applications. The thermal degradation study shows that no new species are identified during the degradation which indicates that no chemical reaction appears. This means that only physical interactions could explain the improved fire behavior of the heated formulation. The evolution of the intermediate structures has been investigated and mechanisms have been proposed according to the conclusions made. The second axis of the study concerns the use of surface treatments to fireproof the polymer surface. Thin layer deposits using cold plasma assisted polymerization technique or thicker layer by intumescent coating applications were carried out on the PA66-25 % FV after surface activation. Both processes allows to preserve the mechanical and physical properties of the polymer. The last step of the work was to apply the surface treatment on PA66 containing 5 % OP1230 which gives very satisfying results in terms of fire protection, the OP1230 showed the best efficiency in terms of fire protection
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Coudour, Bruno. "Influence de la végétation et du relief dans les feux de forêt extrêmes : étude de l'accumulation, de la dégradation et des propriétés de combustion des composés organiques volatiles issus des feux de forêt." Thesis, Poitiers, 2015. http://www.theses.fr/2015POIT2290/document.
Анотація:
Les pompiers méditerranéens sont confrontés à des embrasements soudains de la végétation (AFF) dont les mécanismes ne sont pas encore bien compris. La végétation étant l'unique combustible, nous nous sommes penchés sur les gaz qui en proviennent. Nous avons d’abord étudié la dégradation thermique de quatre Composés Organiques Volatils biogéniques (COVb) à l'aide d'une pyrolyse flash et d'un four tubulaire. À partir de cette étude et de la littérature, nous avons choisi un mélange d'étude afin expérimenter ses propriétés de combustion. Nous avons ainsi déterminé l'Énergie Minimale d’Inflammation (EMI) et la vitesse fondamentale de flamme de mélanges d'α-pinène/benzène qui sont respectivement les principaux COV détectés dans les plantes et dans les fumées de feux de forêt. Le dernier chapitre concerne l'étude stationnaire de l'accumulation de gaz dans des vallées à partir d'une maquette de forêt 1/400ème disposée dans une soufflerieMediterranean firefighters cope with powerful accelerations of forest fires (AFF) whose mechanisms are not very well understood. Vegetation is the only fuel of forest fire, then we studied the gases coming from them. First, we studied the thermal degradation of four Biogenic Volatil Organic Compounds (BVOCs) thanks to a flash pyrolysis and a tubular oven. From this study and literature, we chose a representative VOC mixture to study its combustion properties. We determined Minimal Ignition Energy (MIE) and its laminar burning speed of mixtures of α-pinene/benzene that are respectively the main VOC detected in vegetation and forest fire smoke. The last chapter experiment the steady-state gas accumulation above a 1/400 V-shaped forest model
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Almirón, Baca Jonathan Joseph. "Etude des propriétés thermo mécaniques des matériaux polymères avec addition du résidu solide de pyrolyses." Electronic Thesis or Diss., Université de Lille (2022-....), 2022. http://www.theses.fr/2022ULILR039.
Анотація:
L'élimination définitive des véhicules hors d'usage constitue une problèmatique environnementale mondiale. Il existe en Europe des entreprises dédiées au démontage et à la récupération de leurs composants qui peuvent alors être réutilisés, parmi lesquels on trouve notamment les déchets plastiques.Dans la première partie de cette recherche, il a été proposé de traiter ces déchets plastiques par un procédé pyrolytique afin de les transformer en déchets solides, à utiliser dans le cadre des additifs dans un système ignifuge dans une matrice polypropylène.Les résidus de véhicule ont ainsi été séparés en utilisant les méthodes d'essai standard pour la densité et la gravité spécifique, puis ont été caractérisés et enfin incorporés dans un processus de pyrolyse thermique aboutissant à la formation d'un résidu pyrolytique solide (RSP). Le RSP fut ensuite incorporé à un mélange de polymères (polypropylène, polyphosphate d'ammonium et pentaérythritol).Les propriétés thermiques, mécaniques et d'inflammabilité ont alors été évaluées par analyse thermogravimétrique, module d'élasticité, résistance à la traction, pourcentage de déformation et indice limite d'oxygène.Dans la deuxième partie de cette recherche, il a été déterminé et comparé si les déchets solides traités thermiquement (RS-T), issus de la pyrolyse des déchets plastiques, les cendres volcaniques (CV) et les cendres de balle de riz (CR) ont une action synergique lorsqu'ils sont ajoutés aux additifs ignifuges de polypropylène (tels que le polyphosphate d'ammonium et le pentaérythritol). Ces matériaux ont été caractérisés par analyse d'adsorption d'azote (méthode de Brunauer-Emmett-Teller), fluorescence X et diffraction des rayons X. La présence abondante de SiO2 et Al2O3, qui sont considérés comme des minéraux ignifuges, a été déterminée.Des composites à matrice polymère composés de polypropylène, de polyphosphate d'ammonium, de pentaérythritol et de matériaux CV, CR et RS-T (à 1% à 9% de concentration) ont été synthétisés. La stabilité thermique et la résistance au feu des mélanges de polymères obtenus ont été évaluées par l'indice limite d'oxygène, l'analyse thermogravimétrique et la calorimétrie à cône. Il a été constaté que ces matériaux ont une action synergique avec les additifs ignifuges au vu de l'augmentation de la résistance au feu mesurée.Dans la dernière partie de cette recherche, l'influence des zéolithes naturelles obtenues à partir des cendres du volcan Ubinas, en tant qu'agents synergiques dans un système ignifuge, a été étudiée. Quatre zéolithes ont été synthétisées à partir de cendres volcaniques calcinées et non calcinées, puis ont été placées dans une solution alcaline à trois températures de synthèse. Les zéolithes ont ensuite été caractérisées par diffraction des rayons X, analyse par adsorption d'azote (méthode Brunauer-Emmett-Teller) et microscopie électronique à balayage.Des mélanges de polymères de polypropylène ont alors été préparés avec du polyphosphate d'ammonium, du pentaérythritol et les zéolites à 1, 5 et 9%. Leur stabilité thermique et leur résistance au feu ont été évaluées par analyse thermogravimétrique, indice limite d'oxygène, test d'inflammabilité verticale ULV-94 et calorimétrie à cône, leur structure morphologique a été testée par microscopie électronique à balayage. Nous avons observé que la température de synthèse et l'utilisation de cendres volcaniques calcinées et non calcinées ont une influence sur les caractéristiques des zéolithes et sur leur action synergique avec les retardateurs de flamme et donc, sur leurs propriétés ignifugesThe final disposal of vehicles at their end-of-life is generating a world environmental problem. Nowadays, in Europe there are companies dedicated to the disassembly and recovery of the components that can be reused, being plastic wastes among these components. Thus, in the first part of this research, it was proposed to treat these plastic wastes through a pyrolytic process in order to transform them into solid wastes, to be used as part of the additives in a flame retardant system for a polypropylene matrix. Vehicle residues were segregated according to their densities and characterized. They were subsequently incorporated into a thermal pyrolysis process giving, as a result, a solid pyrolytic residue (RSP). Using the RSP, the polymer blends were prepared composed of polypropylene, ammonium polyphosphate and pentaerythritol. Their thermal, mechanical and flammability properties were evaluated by thermogravimetric analysis, modulus of elasticity, tensile strength, percentage of deformation and the limiting oxygen index.In the second part of this research, it was determined and compared whether the heat treated solid waste from the pyrolysis of plastic waste of vehicles (RS-T), volcanic ash (CV) and rice husk ash (CR) have any synergistic action when added to polypropylene flame retardant additives (such as ammonium polyphosphate and pentaerythritol). These materials were characterized by nitrogen adsorption analysis (Brunauer-Emmett-Teller method), X-ray fluorescence and X-ray diffraction. The abundant presence of SiO2 and Al2O3 was determined, which are considered flame-retardant minerals. Polymer matrix composites were synthetized, which were composed of polypropylene, ammonium polyphosphate, pentaerythritol and CV, CR and RS-T materials (at 1% to 9% by wt.). The thermal stability and fire resistance of the synthesized polymer mixtures were evaluated through the limiting oxygen index, thermogravimetric analysis and cone calorimetry. It was determined that these materials have a synergistic action with flame-retardant additives as an increase in their fire resistance has been demonstrated.In the final part of this research, the influence of natural zeolites obtained from ashes of the Ubinas volcano, as synergistic agents in a flame-retardant system, has been studied. Four different zeolites were synthesized from volcanic ash, including calcined and not calcined ashes, being placed in an alkaline solution at three synthesis temperatures. Zeolites were characterized by X-ray diffraction, nitrogen adsorption analysis (Brunauer-Emmett-Teller method) and scanning electron microscopy. Polypropylene polymer blends were prepared with ammonium polyphosphate, pentaerythritol and the zeolites at 1, 5 and 9% (by wt.). Their thermal stability and fire resistance were evaluated by thermogravimetric analysis, limiting oxygen index, ULV-94 vertical flammability test and cone calorimetry. Their morphological structure was tested by scanning electron microscopy. It was determined that the synthesis temperature and the use of calcined and non-calcined volcanic ashes has an influence on the characteristics of zeolites and on their synergistic action with flame retardants and therefore, on their flame-retardant properties