Les particules inorganiques offrent de nombreux avantages, notamment leur non-toxicité, leur excellente stabilité dimensionnelle, leur résistance aux hautes températures et leur grande surface spécifique. Ces propriétés contribuent à améliorer la stabilité thermique, les performances mécaniques et la conductivité électrique des retardateurs de flamme, tout en réduisant l'absorption d'eau. Le carbonate de calcium, charge couramment utilisée dans la modification des polymères, présente de nombreux atouts. Il confère aux matériaux composites rigidité, dureté, résistance à l'usure et à la chaleur, ainsi qu'une excellente stabilité dimensionnelle. Son utilisation permet de réduire considérablement les coûts de production. Poudre épiqueson avancé broyeurs à boulets, broyeurs à cylindres, et classificateurs d'air Nous veillons à ce que nos poudres de carbonate de calcium soient conçues avec précision. Elles répondent aux exigences rigoureuses des applications ignifuges. machines de revêtement à broyeur à broches et machines de revêtement à broyeur turboNous proposons également du carbonate de calcium à surface modifiée. Il permet d'améliorer la compatibilité et les performances des systèmes polymères.
01 Mécanisme ignifuge et intérêt applicatif du carbonate de calcium
Le carbonate de calcium est principalement utilisé dans les composites polymères ignifuges, la modification du bois et des fibres, ainsi que dans les formulations de revêtements. Son mécanisme ignifuge peut être résumé en trois actions principales :
Effet endothermique :
À haute température, le carbonate de calcium se décompose et absorbe une quantité importante de chaleur, abaissant ainsi la température de surface du matériau et retardant la combustion. La réaction de décomposition est la suivante :
CaCO₃ → CaO + CO₂↑
Cette réaction contribue à freiner l'élévation de température du matériau, rendant plus difficile l'atteinte du point d'inflammation.
Effet de dilution :
Le carbonate de calcium se disperse uniformément dans le matériau, diluant ainsi la concentration de substances combustibles. Lorsque la teneur en matières inflammables est fortement diluée, la combustion devient plus difficile à entretenir.
Effet barrière :
L'oxyde de calcium (CaO) produit lors de la décomposition forme une couche protectrice dense à la surface du matériau, empêchant l'oxygène d'entrer en contact avec le combustible et bloquant ainsi l'un des trois éléments essentiels à la combustion. Parallèlement, le CO₂ libéré dilue davantage l'oxygène environnant, contribuant à l'extinction de la flamme.
De plus, le carbonate de calcium modifié présente une meilleure compatibilité avec les polymères que de nombreux retardateurs de flamme traditionnels. Il peut être transformé à l'aide des poudres Epic. revêtement par fraisage à broches ou revêtement de broyeur turbo technologies. L'utilisation de carbonate de calcium de taille nanométrique permet d'observer des caractéristiques supplémentaires des nanomatériaux, offrant un potentiel encore plus grand dans les systèmes ignifuges.
Cela dit, certains experts affirment que le carbonate de calcium agit principalement comme une charge d'extension avec des effets de renforcement et d'ignifugeage modérés, mais que son efficacité et sa résistance aux hautes températures peuvent être limitées par rapport à d'autres additifs.
Alors, comment le carbonate de calcium se comporte-t-il réellement dans les matériaux ignifuges ?
02 Principales applications du carbonate de calcium dans les matériaux ignifuges
(1) Ignifugés composites
L’hydroxyde de magnésium (MH) est un retardateur de flamme inorganique couramment utilisé en raison de sa température de décomposition élevée (340 °C à 450 °C) et de ses produits de décomposition non toxiques (MgO et H₂O). Cependant, sa faible compatibilité avec les polymères et son renforcement mécanique limité restreignent son utilisation.
Une étude menée par Guo Yaxin et al. a exploré les effets de l'association du carbonate de calcium et de l'hydroxyde de magnésium dans les copolymères d'éthylène-acétate de vinyle (EVA). Les résultats ont montré que l'ajout d'une quantité appropriée de CaCO₃ améliorait les propriétés mécaniques, électriques et ignifuges. Avec une charge totale de 120 phr, la formulation contenant 10 phr de CaCO₃ a atteint des performances mécaniques et ignifuges optimales : une résistance à la traction de 11 MPa, un allongement à la rupture de 370% et un indice limite d'oxygène (LOI) de 30,5%. Par ailleurs, une teneur de 20 phr de CaCO₃ a permis d'obtenir la meilleure isolation électrique, avec une rigidité diélectrique de 32,7 kV/mm et une résistivité volumique de 8 × 10¹² Ω·m.
À Poudre épique, notre Classificateurs à air et broyeurs à cylindres garantir une distribution granulométrique précise et une pureté élevée, permettant ainsi de telles formulations haute performance.
(2) Caoutchouc silicone ignifugé
Les mastics ignifuges de qualité aérospatiale doivent résister à des flammes de 1100 °C pendant au moins 15 minutes sans pénétration. Wu Na et al. ont comparé les effets du carbonate de calcium et de l'hydroxyde de magnésium sur les propriétés mécaniques, thermiques, ignifuges et résistantes au feu du caoutchouc de silicone vulcanisé par addition.
Il est intéressant de noter que le caoutchouc de silicone contenant 150 phr de carbonate de calcium ne possédait toujours pas de propriétés auto-extinguibles. En revanche, avec seulement 50 phr de CaCO₃, il présentait une excellente résistance au feu et empêchait la pénétration des flammes. Par contre, même 150 phr d'hydroxyde de magnésium n'ont pas suffi à empêcher la perforation par les flammes en moins de 5 minutes.
La différence réside dans le comportement de décomposition thermique des charges et leur compatibilité avec le profil de combustion du caoutchouc de silicone. L'association des deux types de charges a permis d'obtenir un caoutchouc de silicone présentant un renforcement équilibré, une bonne résistance à la chaleur, une ignifugation et une protection contre le feu.
Photo de la face arrière du caoutchouc de silicone après 15 minutes d'exposition à la flamme.
(3) Mastics ignifuges
L'amélioration de la résistance au feu des mastics silicones compromet souvent leurs propriétés mécaniques. L'ajout de charges ignifuges peut réduire l'élasticité et l'allongement à la rupture, mais un sous-dosage peut ne pas respecter les normes de sécurité. De plus, de nombreuses charges ignifuges augmentent la viscosité sans conférer de thixotropie, ce qui donne souvent des formulations épaisses et fluides.
Le carbonate de calcium nanométrique s'est révélé être une solution prometteuse. Zhang Dandan et al. ont mis au point des mastics silicones ignifuges utilisant du nano-CaCO₃ et de la silice pyrogénée comme charges de renforcement. Lorsque la teneur en nano-CaCO₃ atteignait 501 TP3T et que l'ignifugeant azoté FS-480D était ajouté à une concentration de 181 TP3T, le mastic obtenait une résistance au feu FV-0, ainsi que d'excellentes propriétés mécaniques et un comportement thixotrope. Comparé à la silice pyrogénée, le nano-CaCO₃ a démontré une meilleure compatibilité avec l'ignifugeant.
À Poudre épique, notre machines de revêtement à broyeur turbo permettre une modification précise de la surface du nano-carbonate de calcium, améliorant ainsi la dispersion et la compatibilité dans ces formulations avancées.
(4) Fibres ignifuges
La technologie d'enduction humide utilisant des fibres de polyamide recyclées est une méthode rentable et performante pour la production de textiles enduits tels que les toiles d'étiquettes. Chen Zhijie et al. ont modifié le carbonate de calcium avec un agent de couplage silicium-phosphore afin d'améliorer sa dispersion et de lui conférer des propriétés ignifuges. Le CaCO₃ modifié a démontré une excellente lipophilie et a permis la formation de revêtements de polyamide minces, lisses et poreux sur le tissu, présentant des propriétés ignifuges remarquables.
(5) Revêtements ignifuges
Les revêtements ignifuges jouent un rôle crucial pour ralentir la propagation des incendies et gagner du temps pour les pompiers. Liang Yongtian et al. ont constaté qu'un mélange de 60 parts de carbonate de calcium et de poudre de mica offrait des propriétés intumescentes et ignifuges optimales dans les revêtements en poudre.
Effet de différents taux de charge sur les performances du revêtement
| produits de comblement fonctionnels | |||||
| Article | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Carbonate de calcium/parties | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 |
| Poudre/pièces de mica | 80 | 70 | 60 | 50 | 40 |
| Effet d'isolation thermique de dilatation/℃ | 500 | 450 | 400 | 400 | 400 |
| Effet ignifuge | V0 | V0 | V0 | V1 | V1 |
| résistance de la couche d'expansion | Peu sujet à l'effondrement | Peu sujet à l'effondrement | Peu sujet à l'effondrement | Sujet à l'effondrement | Sujet à l'effondrement |
Le carbonate de calcium et l'hydroxyde d'aluminium libèrent des gaz lors de la combustion, créant une barrière intumescente aux excellentes propriétés d'isolation thermique. Parallèlement, les charges à base de silicate, comme la silice et le mica, offrent une résistance thermique supérieure, la structure lamellaire du mica renforçant la solidité et la dureté de la couche de carbone. Au vu des performances et du coût, l'association de carbonate de calcium et de poudre de mica s'est avérée la plus efficace.
(6) Adhésifs ignifuges
Les adhésifs polyéthers modifiés par silane sont largement utilisés dans la construction et l'industrie en raison de leur forte adhérence et de leurs performances équilibrées. Yuan Yinlun et al. ont étudié l'influence de différentes proportions de polyphosphate d'ammonium (APP), de carbonate de calcium broyé et de nanocarbonate de calcium sur la résistance au feu, les propriétés mécaniques et la facilité de mise en œuvre.
La formulation optimale — 160 phr d'APP, 80 phr de carbonate de calcium broyé et 80 phr de nano-carbonate de calcium — a atteint une résistance au feu V-0 et a satisfait aux exigences de déplacement de 25 LM, démontrant le potentiel synergique de la combinaison de plusieurs types de charges.
Conclusion
Le carbonate de calcium est bien plus qu'un simple agent de remplissage permettant de réduire les coûts. Lorsqu'il est correctement transformé et modifié, grâce à des technologies comme… Poudre épique's broyeurs à boulets, broyeurs à cylindres, Classificateurs à airet systèmes de revêtement de surface — il devient un additif fonctionnel polyvalent qui améliore la résistance au feu, la résistance mécanique et l'efficacité de traitement sur une large gamme de matériaux.
Que vous formulaient des câbles, des mastics, des revêtements ou des composites haute performance, Poudre épique nous vous proposons les solutions de traitement des minéraux de pointe dont vous avez besoin pour garder une longueur d'avance sur le marché des matériaux ignifuges.
Poudre épique
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— Jason Wang, Ingénieur