Tuto 2 : Les différentes étapes de la combustion- point du vue matériau

Jeudi 18 Août 2022

Dans le processus de combustion d’un polymère, on distingue 4 étapes qui sont respectivement, l’échauffement, la décomposition, l’inflammation et la propagation

1^ère  étape : L’échauffement

L’application d’une source d’énergie à un matériau, va avoir comme première conséquence d’augmenter sa température.

Cette évolution de température du matériau, sera plus ou moins rapide selon l’intensité de la source de chaleur et les propriétés du matériau, en particulier sa conductivité thermique et sa chaleur spécifique.

2^ème étape : La dégradation.

Lorsque la température d’un polymère dépasse une température critique, qui sera d’autant plus importante que l’enthalpie de polymérisation est élevée, les liaisons les plus fragiles thermiquement vont se briser.

La dégradation d'un polymère peut se faire différentes manières. Cependant, il est généralement admis que ces réactions peuvent être regroupées en deux classes:

    les réactions de dépolymérisation caractérisées par la scission de la chaîne du polymère conduisant à la libération du monomère lui ayant donné naissance. Ce type de réaction se rencontre notamment dans le cas du polyméthacrylate de méthyle.

• les réaction des groupements pendants à la chaîne polymérique pouvant être multiples. Par exemple, dans le cas du polychlorure de vinyl, il se produit une scission des groupements pendants conduisant à la libération d'acide chlorhydrique. Le polyacrylonitrile va, quant à lui, engendrer au cours de sa dégradation, une réaction de cyclisation.

La température de décomposition des polymères varient suivant leur nature. Le Tableau 1 rassemble les zones de dégradation de divers polymères synthétiques ou naturels.

Tableau 1 : Température de décomposition de divers polymères [1].

Il y aura donc formation via différentes réactions chimiques de molécules organiques de bas poids moléculaires facilement inflammables. La composition de ces molécules organiques va dépendre de la nature chimique du polymère et de la composition en oxygène du milieu. Il pourra s’agir de produits de pyrolyse et de produits de dégradation thermooxydante.

 3^éme étape : L’inflammation.

Cette étape va dépendre de la nature des produits gazeux de décomposition qui peuvent être plus ou moins inflammables, elle va dépendre également de leur vitesse de formation. C’est lorsque cette vitesse de dégagement de produits volatils atteint une certaine valeur, suffisante pour que le mélange des produits gazeux – air soit inflammable, que l’on a apparition de la flamme.

4^éme étape : La propagation

Après inflammation, la combustion sera entretenue uniquement si la chaleur rétrocédée au polymère est suffisante pour permettre l'évaporation du fuel c’est-à-dire la formation de fragments à partir des chaînes de polymère qui vont pouvoir alimenter la flamme. Dans ces conditions le mécanisme de la combustion devient auto alimenté et la flamme va donc se propager, c'est la Propagation de flamme