Flamskyddande kemikalier används idag inom en hel del olika områden. Ett stort område är textil, där hemtextil är dominerande. Det finns en mängd olika typer av flamskydd på marknaden. Alla har till uppgift att sakta ner brandförloppet eller helt förhindra att en brand uppstår. De halogenerade flamskydden är de mest effektiva men har många kopplingar till miljöproblem. De fosforbaserade och kvävebaserade är snällare mot miljön med mindre effektiva än de halogenerade. Ofta kombineras de fosfor- och de kvävebaserade flamskydden för att få bättre egenskaper på slutprodukten.Denna rapport innehåller, på uppdrag av FOV Fabrics AB, en kartläggning av flamskyddsmarknaden i Europa, med fokus på de produkter som kan tillämpas på material av polyester och polyamid. Målet är att finna flamskyddsmedel för dessa som dessutom är tvättbeständiga samt relativt ofarliga för miljön. De produkter som anses relevanta testas sedan gentemot den internationella brandstandarden, ISO 6941, vilket innebär att en provbit belagd/impregnerad med kemikalien fästs vertikalt i en anordning. Tygprovet utsätts sedan för en horisontell låga i tio sekunder. Därefter görs mätningar på exempelvis den tid det tar tills tygprovet slocknat, samt andel skadat material. Rapporten innehåller även information om övriga tester som utförts, såsom drag- och rivstyrka, tvättbeständighet och färgförändringsmätningar på de produkter som visat tillfredsställande resultat i brandtesterna.Av de nio produkter vi testade fann vi varierade resultat. En del uppfyllde inte våra krav med avseende på flamskydd, och en del visade sig ha mycket dålig tvättbeständighet. Vi fann dock några produkter för båda materialen, två för polyester och fyra för polyamid, som är aktuella att göra vidare tester på. Eventuellt kvävs justering av koncentrationer och appliceringsrutiner för att möta FOV:s önskemål.Flame-retardant chemicals are used today in a lot of different areas. A large area is textiles, where upholstery textiles are dominant. There are many different types of flame retardants on the market, and the purpose is to slow down or completely prevent a fire. The halogenated flame retardant is the most effective but has many links to environmental problems. The phosphorous and nitrogen-based is kinder to the environment but often with less efficiency than the halogenated. When phosphorous and nitrogen flame retardants are combined, the two often get better features.This report, commissioned by the company FOV Fabrics AB, contains a scan of the flame retardant market in Europe, focusing on those products that can be applied to textiles of polyester and polyamide. The goal is to find the flame retardant for these materials, which are also wash resistant and has a relatively low environmental impact. The products that are deemed relevant are then tested against the international fire standard, ISO 6941, which means that a test piece, which has been coated/finished with the chemical, is fastened vertically on a device and then ignited by a horizontal flame for ten seconds. Thereafter, measurements are taken as regards to the amount of time before the test piece burns out and the proportion of damaged material. The report also includes information about other tests conducted, such as tensile- and tear strength, wash resistance and color change. These measurements are made on those products which have shown satisfactory performance in regards to the fire tests.Among the nine products we tested, we found varied results. Some did not meet our requirements for fire protection, and some were found to have very poor wash resistance. We found, however, a couple of products for polyester and four products for polyamide which showed such good results that they are relevant for further testing. Adjustment of concentration and application procedures may be adjusted to achieve the requirements of FOV's specifications. / Program: Textilingenjörsutbildningen

Dans cette étude, nous avons réalisé des matériaux nanostructurés à partir de copolymères méthacryliques greffés par du polyamide 6. Le greffage s'effectue par mélangeage réactif en faisant réagir la terminaison amine du polyamide sur des fonctions réactives du squelette méthacrylique. En étudiant différentes architectures de squelette, nous avons remarqué que la distribution des sites réactifs jouait un rôle important. Dans le but de comprendre cet effet sur la structuration et les propriétés mécaniques de ces matériaux, nous avons synthétisé des copolymères modèles de méthacrylate de butyle par polymérisation radicalaire contrôlée (méthode ATRP). Pour bien contrôler l'architecture de ces copolymères, nous avons développé un système de suivi de la polymérisation, par spectroscopie en proche infrarouge, nous permettant de connaître en temps réel la longueur des chaînes formées. Nous avons ainsi obtenu une variété de copolymères bien contrôlés (masses molaires voisines, polymolécularités faibles) dont les sites réactifs (acide méthacrylique) sont répartis statistiquement sur toute la chaîne (architecture monobloc), sur une partie de la chaîne (dibloc) ou sur les deux extrémités de la chaîne (tribloc). Le greffage du polyamide sur ces squelettes a ensuite été réalisé à l'état fondu en extrudeuse, et nous avons étudié la structuration par microscopie électronique (TEM), les propriétés mécaniques par analyse dynamique (DMA), la cristallisation par analyse enthalpique différentielle (DSC) ainsi que la résistance aux solvants de ces matériaux. Tout d'abord, l'efficacité de greffage du polyamide sur les squelettes méthacryliques est très élevée (jusqu'à 90%) et augmente avec la densité de sites réactifs. Ensuite, la distribution des sites réactifs, donc des greffons polyamide, influence fortement la structuration des mélanges et leurs propriétés. Nous avons pu définir le type de squelette à utiliser pour obtenir une morphologie donnée. Finalement, les résultats de cette étude ont été utilisés pour réaliser des matériaux nanostructurés à partir de squelettes triblocs élastomériques PMMA-b-PABu-b-PMMA et PS-b-PABu-b-PS. Nous avons ainsi obtenu des élastomères thermoplastiques hautes performances transparents, résistants aux solvants et avec une tenue mécanique dépassant les 200°C.

Les applications des fibres Polyamide 66 (PA66) dépassent largement le seul marché textile et offrent aujourd'hui des solutions techniques dans des industries de pointe telles que le renforcement pneumatique, la sérigraphie, etc. L'impact de la microstructure sur les performances mécaniques - i.e. rigidité et ténacité - constitue un axe de recherche dans lequel s'inscrit cette étude. A travers divers filaments techniques, il s'agit d'identifier les paramètres microstructuraux pertinents pilotant le comportement mécanique en traction et d'incriminer les entités responsables de l'initiation des mécanismes d'endommagement et de rupture. Le couplage d'analyses in situ, de l'échelle microstructurale (diffraction des rayons-X, micro-spectroscopie Raman) à l'échelle mécanique traction monotone, compression transverse, relaxation, suivi des cinétiques de fissuration sub-critiques), et à l'appui l'outil numérique (simulation par éléments finis), a permis de donner un éclairage sur les micro-mécanismes de déformation et d'endommagement. Un seuil viscoplastique, attribué au glissement entre macrofibrilles, a été démontré. En outre, un gradient de propriété dans la section de la fibre a été mis en évidence et a révélé un état de contrainte résiduel comparativement plus faible dans les zones périphériques de la fibre qu'à cour. Deux approches numériques de la rupture ont été menées: tout d'abord une approche évaluant le paramètre JIC et, une seconde approche, plus locale, propose un traitement statistique de la rupture basée sur la distribution des contraintes en pointe de fissure.

L'utilisation de canalisations en matière plastique pour la réalisation et la rénovation de réseaux de distribution constitue l'une des avancées importantes de l'industrie gazière de ces trente dernières années. La jonction des canalisations thermoplastiques se fait selon le principe d'adhésion par diffusion de chaînes macromoléculaires de part et d'autre de l'interface. Le polyéthylène est le polymère thermoplastique couramment employé par la plupart des compagnies car ses caractéristiques techniques ont permis la mise au point d'installations sûres et économiquement compétitives. Son inconvénient majeur est la difficulté de l'assembler sans fusion de la zone concernée (électro-soudage), technique qui nécessite des installations sur chantier assez lourdes. Aussi Gaz de France a jugé important d'évaluer précisément l'intérêt technique et économique d'une technologie concurrente, fondée sur des tubes en polyamide 11 assemblés par collage. Les réseaux enterrés doivent avoir une durée de vie minimale de 50 ans mais, sous l'influence de l'humidité et de la température, une dégradation des jonctions peut entraîner un problème de fiabilité des installations.<br />L'objectif de l'étude est d'évaluer la durée de vie à long terme d'assemblages en polyamide 11, collés par le biais d'une colle-solvant, sous l'effet de l'eau et la température. Une première partie expérimentale permet, par un essai de pelage, d'identifier les principaux paramètres qui agissent sur la formation de l'interphase collée et d'étudier leur influence sur les caractéristiques physiques et la résistance mécanique d'un joint collé. Elle met en évidence l'effet de la mise en solution du polymère PA11 par la colle et permet de caractériser la formation de la zone collée (progression du solvant de part et d'autre de l'interface initiale, évolution de la résistance mécanique, corrélation entre mécanismes et faciès de rupture) selon les paramètres d'élaboration (temps de pré-séchage, durée et température de séchage, quantité de colle). Le travail réalisé permet de proposer des recommandations pour le protocole d'élaboration du joint et d'analyser les différentes contributions énergétiques qui interviennent lors de la rupture ainsi que les phénomènes de fragilisation.<br />Une seconde partie étudie l'influence d'un vieillissement hygrothermique sur la dégradation de joints collés (températures de 20 à 90°C). Outre les éprouvettes en PA11, deux types d'assemblages sont utilisés, en particulier des éprouvettes "tube/manchon" qui modélisent la jonction d'une canalisation gazière réelle. Trois domaines de température ont été mis en évidence, aussi bien sur le matériau PA11 que pour les joints. Ils influent sur l'évolution des propriétés en termes de cinétique d'absorption d'eau, de diminution des caractéristiques mécaniques du PA11 et de résistance du joint collé. A long terme et à température d'exposition élevée, on observe la destruction totale des liaisons au niveau du joint. Il apparaît un rôle de protection joué par la partie massique en PA11 de part et d'autre de la zone interfaciale. Une modélisation a été développée afin d'extrapoler le comportement de ses assemblages collés tube/manchon à long terme et pour des températures d'exposition plus basses.

Le PolyAmide 6 (PA6) est un polymère semi-cristallin couramment utilisé dans des structures sollicitées en fluage. A température ambiante, le PA6 présente une viscosité importante. L'objectif de cette étude consiste à analyser d'une part, le comportement mécanique du PA6, et d'autre part de comprendre les mécanismes d'amorçage et de propagation de fissures, sous chargement statique à température ambiante. Des essais mécaniques ont été réalisés sur éprouvettes axisymétriques lisses et entaillées, avec différents rayons en fond d'entaille. Des courbes contraintes / déformations ont été obtenues à partir d'essais de traction monotone, à différentes vitesses de chargement. Ensuite, des essais de fluage ont été réalisés pour décrire l'évolution de la déformation de fluage en fonction du niveau de contrainte appliquée. Un stade de fluage secondaire stabilisé a d'ailleurs été observé et deux régimes de vitesse de déformation de fluage, dépendant du niveau de contrainte appliquée, ont été mis en évidence. Des observations microscopiques, après cryofractographie, ont permis de révéler la microstructure sphérolitique initiale du PA6 de l'étude. Une porosité initiale de 1,5% a également été mise en évidence. Les analyses réalisées, à la suite d'essais interrompus ou surdes faciès de rupture, ont permis de mettre en évidence les mécanismes de déformation et d'endommagement. Aussi, les observations des faciès de rupture ont clairement mis en évidence les mécanismes de transition entre les zones ductiles et la rupture finale fragile. Il semblerait enfin que le régime ductile, basé sur la croissance et la coalescence des cavités, évolue différemment en fonction du taux de triaxialité des contraintes. Les essais de fluage sur éprouvettes lisses ont permis l'identification des paramètres matériaux nécessaires aux modélisations analytique et par Eléments Finis. Des modèles multimécanismes, physiquement motivés et dédiés au calcul par Eléments Finis, sont proposés, prenant en compte le taux de cristallinité. On se propose d'utiliser les outils de la Mécanique Non Linéaire de la Rupture pour estimer la durée de vie d'une structure : l'approche globale permet d'établir une courbe maîtresse reliant le temps à rupture au paramètre de chargement C*. Les résultats des essais sur éprouvettes fissurées ont permis de calcul le paramètre C*. Enfin des modèles multimécanismes, physiquement motivés et dédiés au calcul par Eléments Finis, ont été développés pour modéliser le comportement de structures en PA6. Une modélisation couplée entre comportement et endommagement a été proposée afin de tenter de prendre en compte l'ensemble des résultats et conclusions apportées dans les thématiques précédentes. L'utilisation de la Mécanique des Milieux Poreux permet notamment de simuler la croissance des cavités lors du régime de fissuration ductile. L'influence des coefficients relatifs à l'endommagement a été décrite. L'accès aux variables locales ainsi qu'aux tenseurs des contraintes et déformations, propres aux phases amorphe et cristalline, est possible : l'évolution de la porosité propre à chaque phase a ainsi été analysée, en comparaison des mécanismes d'endommagement précédemment décrits.

L'essor des microsystèmes contraint à développer des techniques qui permettent la production de pièces de plus en plus petites. Parmi ces techniques, l'injection de matériaux thermoplastiques dans des micro-moules, nommée microinjection, est un candidat de choix et commence à s'implanter dans le milieu industriel. Mais des verrous techniques et scientifiques empêchent son développement à plus grande échelle. Conscient de ces problèmes, le CEMEF de MinesParisTech, le PIMM de Arts et Métiers ParisTech et la société GETELEC ont déposé un projet ANR Mat&Pro intitulé Micronnect dont le but était à la fois de mettre au point un nouveau concept de machine de microinjection, d'étudier la rhéologie à haut taux de déformation, et pour nous au laboratoire PIMM, de comprendre et déterminer l'influence des hautes vitesses de déformation sur les microstructures et propriétés induites dans les polymères semi-cristallins qui représentent la grande majorité des polymères aujourd'hui utilisés en microinjection. Les études ont été menées sur un PEhD et un PA12 qui ont été injectés dans des plaques de faibles épaisseurs (200, 300 et 500 µm). Les analyses obtenues par la microscopie optique montrent que la morphologie " cœur-peau " n'est constituée que de deux couches visibles, une couche de peau transparente d'épaisseur constante et une couche de cœur assez uniforme. Les analyses combinées de diffusion et de diffraction des rayons X (SAXS et WAXS) avec un microfaisceau synchrotron nous ont permis de déterminer la microstructure induite dans l'épaisseur des pièces. Contrairement à l'injection en plus forte épaisseur, la couche de peau est constituée de shish-kebabs et s'avère la couche la plus orientée. L'épaisseur joue un rôle prépondérant avec des microstructures en shish-kebabs qui se prolongent jusqu'à cœur lorsque l'épaisseur diminue jusqu'à 0,3 ou 0,2 mm. La longueur d'écoulement, le temps d'injection et la température du moule ont également une influence significative. On recherchera des temps d'injection les plus rapides possibles, quelques centièmes de seconde, pour permettre à la fois un bon remplissage des cavités moulantes et une diminution des orientations cristallines, ce qui a pour effet une meilleure relaxation des chaînes de polymères après le remplissage et avant la cristallisation. On comprend alors que les technologies classiques de l'injection doivent évoluer.

The present study was aimed at exploring the purification and modification of montmorillonite rich Turkish bentonites by organic salts and their subsequent effects on the morphology (X-diffractometry, transmission electron microscopy, scanning electron microscopy), melt flow index, mechanical (Tensile, Impact) and especially thermal stability (thermal gravimetric analysis, differential scanning calorimetry) properties of polymer/organoclay nanocomposites with and without an elastomeric compatibilizer. The bentonite clay mined from Resadiye (Tokat/Turkey) was purified by sedimentation, resulting in higher cation exchange capacity and thermal stability in comparison to unpurified clay, and then used in the synthesis of six thermally stable organoclays by replacing the interlayer inorganic sodium cations with two (alkyl, aryl) phosphonium and four di-(alkyl, aryl) imidazolium surfactant cations in an attempt to overcome the problem of early decomposition of alkyl ammonium organoclays usually used in polymer nanocomposites. An optimum amount of these organoclays (wt %2) was then used in the production of Polyamide 66 and Poly(ethylene terephthalate) based nanocomposites by melt blending with the help of an optimum amount of elastomeric compatibilizer (wt %5) which also acted as impact modifier. Phosphonium organoclays were used in the production of nanocomposites for both polymers, whereas imidazolium organoclays were used with PET only. The importance of clay purification was revealed in the removal of non-clay minerals available in the raw bentonite clay as confirmed by XRF and XRD, the significant increase in cation exchange capacity and the improved thermal stability of the purified clays as proven by TGA. The interlayer spacing of the phosphonium organoclays ranged from 1.78 to 2.52 nm indicating arrangement between pseudo-trilayers and paraffin-type chains, while the interlayer spacing of imidazolium organoclays ranged between 1.35 nm and 1.45 nm indicating a monolayer arrangement. The effects of chemical structure (chain type), counter ion and alkyl chain length on the thermal stability of the imidazolium salts were investigated. TGA analysis showed that the thermal stability of (alkyl, aryl) phosphonium and di-(alkyl, aryl) imidazolium organoclays proved to be superior to conventionally used quaternary alkyl ammonium organoclays. Not only the thermal stability of the organoclays prevented the nanocomposite from early decomposition, but these organoclays also improved the onset decomposition temperatures of PA66 and PET nanocomposites compared to the pure polymer owing to the dominant barrier effect of the silicate layers as a result of the formation of carbonaceous-silicate char. The reinforcement of PA66 with surface modified phosphonium organoclays and PET with surface modified phosphonium and imidazolium organoclays enhanced the mechanical and thermal properties of the binary and ternary nanocomposites. The mechanical properties were in good agreement with DSC analysis for all the PA66 and PET compositions. The presence of elastomer and organoclays promoted the nucleation process in PA66 blend, binary and ternary nanocomposites. However, the presence of elastomer and organoclay retarded the nucleation in most of the PET composites.

In the last two decades, hyperbranched (hb) polymers have drawn much attention and obtained intensive research activities both from industry and academia. They are known to have unique and interesting properties which derive from their three dimensional structure and the large number of functional groups. These structural characteristics provide high possibilities for controlling functional group interactions and modifications of other polymers in blends and therefore, they are expected to result in novel materials with desired properties. Furthermore, the easy synthetic accessibility of hb polymers by one-pot synthesis is advantageous as well and allows easy scale-up of laboratory reactions. Having the characteristics as mentioned above, hb polymers are considered good candidates for blend components or melt processing modifiers. In fact, hb polymers have already been used as blend components or additives aiming for different effects. In many cases, reduced viscosity and formation of miscible blends were observed by modification of a linear matrix polymer with hb polymers. More information will be introduced in the following theoretical section. In this work two hb polyester systems based on AB2 and A2+B3 approaches were synthesized and studied. Their possible applications as additives in the blends of linear polyamides were investigated.

<p>A uniaxial High-Velocity Compaction (HVC) process for polymer powder using a cylindrical, hardened steel die and a new technique with relaxation assist was tested with a focus on the compactibility characteristics and surface morphology of the compacted materials using various heights of relaxation assist device with different compacting profiles.</p><p>Relaxation assist device was presented as a new technique to reduce springback, pull-out phenomenon and to improve the compaction process.</p><p>The basic phenomena associated with HVC are explained and the general energy principle is introduced to explain pull-out phenomenon during the decompacting stage. In this study, polyamide-11 powders with different particle size distributions have been compacted with the application of different compaction profiles, e.g. different energies and velocities. It was found that the relative green density is influenced more by the pre-compacting (primary compaction step) than by the post-compacting (secondary compaction step).</p><p>Experimental results for different compaction profiles were presented showing the effect of varying the opposite velocity during the decompacting stage and how to improve the homogeneous densification between the upper and lower surface and the evenness of the upper surface of the compacted powder bed by using relaxation assists, and the influences of the relaxation assist device on the process characteristics. It was found that the relaxation assist improves the compaction of the polymer powder by locking the powder bed in the compacted form. In addition, the relative times of the compacting stage, decompacting stage and the reorganisation of the particles can be controlled by altering the height of the relaxation assist. It was found that the high-velocity compaction process is an interruption process and that the delay times between the pressure waves can be reduced by increasing the height of the relaxation assist device. Furthermore, the first gross instantaneous springback and the total elastic springback are reduced.</p><p>Two bonding strain gauges and a high-speed video camera system were used to investigate the springback phenomenon during the compaction process. Scanning electron microscopy (SEM) and image computer board Camera (IC-PCI Imaging Technology) were used to the study the morphological characteristics, the limit of plastic deformation and particle bonding by plastic flow at contact points, and pull-out phenomena.</p> / QC 20100506

In the current context of oil resources rarefaction, the development of biobased polymers is of major importance. The present work focused on the development of a biobased amorphous polyphthalamide, based on furan-2,5-dicarboxylic acid. The first part of the study was devoted to the development of a molecular modelling protocol that could calculate the glass transition temperature of polyphthalamides with accuracy. In order to do this, model polyphthalamides based on isophthalic, terephthalic acid and hexamethylene diamine were synthesized and characterized as well as simulated. By comparison between simulated and measured Tg, the protocol was validated. In a second part of the study, this protocol was applied to FDCA based polyphthalamides. These PPA were also synthesized. It was found that the PA 6-F undertakes a decarboxylation, preventing it from reaching high a molar mass. It was also found that the mechanical and thermal properties decrease as the amount of FDCA in the copolymers increases.