# R940 Ignifugeur réactif acrylique-polyuréthane non saturé : après l’intégration de l’ignifugeur au réseau de la résine, les problèmes de migration et d’efflorescence ne se posent plus

Source des faits : 锎锔-功能助剂1.10.pdf（le numéro de page correspond à la page physique du PDF）。Les citations et les données de cet article sont reproduites telles qu’elles figurent dans le texte source, sans aucun complément inférentiel.

Pour le développement d’agents retardateurs de flamme dans les deux filières de la photopolymérisation et des polyuréthanes, le premier problème qui apparaît est généralement non pas un niveau de résistance au feu insuffisant, mais le fait que l’agent retardateur de flamme ne reste pas en place.

Les agents retardateurs de flamme ajoutés entrent dans la formulation par mélange physique, en quantités non négligeables. Cette voie présente deux défauts difficiles à contourner : les molécules de l’agent retardateur de flamme « flottent » dans la résine et, en cas d’utilisation prolongée ou dans des conditions particulières de température et d’humidité, migrent vers la surface et précipitent en formant une efflorescence. Après une longue utilisation ou une exposition à la chaleur et à la lumière, une couche d’exsudats brumeux apparaît à la surface des produits : la transparence diminue et le toucher se dégrade. R940 suit une autre voie.

La première caractéristique de R940 indiquée dans le manuel est la suivante :

「Retardement de flamme réactif : contient une double liaison méthacrylique, peut participer à la polymérisation UV/par des radicaux libres, est intégré au réseau de la résine par une liaison chimique, ne migre pas, ne précipite pas et ne forme pas d’efflorescence ; par rapport aux agents retardateurs de flamme ajoutés, son impact sur la transparence et les propriétés mécaniques est plus faible.」（Source : 锎锔-功能助剂1.10.pdf p61）

Résultat : les constituants retardateurs de flamme ne restent plus à l’état libre. Ils ne migrent pas, ne précipitent pas, ne forment pas d’efflorescence, et leur influence sur la transparence et les propriétés mécaniques est plus faible que celle des agents retardateurs de flamme ajoutés.

Le modèle et le type de produit de R940 sont reproduits ci-dessous :

「R940 agent retardateur de flamme réactif acrylique insaturé-polyuréthane Fiche de données techniques Modèle : R940 Type de produit : agent retardateur de flamme liquide réactif sans halogène, adapté aux systèmes acryliques insaturés UV et polyuréthane」（Source : p61）

Le paragraphe sur la composition du produit indique :

「Teneur totale en phosphore d’environ 10.5% ; sans halogène, conforme aux exigences de RoHS et REACH.」（Source : p61）

1Réactifs et additifs : la différence tient au fait de « faire ou non partie du réseau »

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Le mécanisme des additifs repose sur l’obstacle physique et l’absorption de chaleur avec refroidissement : le retardateur de flamme se décompose sous l’effet de la chaleur en absorbant de la chaleur, ou forme une couche protectrice à la surface. Il agit en « restant dans la formulation », et il ne fait effectivement rien d’autre que d’y rester : les molécules ne sont pas fixées et, sous l’effet prolongé de la chaleur, de la lumière et de l’humidité, elles se dégagent d’elles-mêmes.

Les retardateurs de flamme réactifs comportent généralement une double liaison réactive. Celle de R940 est une double liaison méthacrylique qui, sous l’action des UV ou d’un initiateur radicalaire, participe à la polymérisation et s’insère directement dans le réseau de résine en cours de durcissement. Une fois intégrée, elle devient une partie de la structure de la résine, et non une particule indépendante enveloppée par la résine.

Cette différence entraîne trois conséquences directes :

• absence de migration, d’exsudation et de formation de voile à la surface ;
• moindre impact de la transparence et des propriétés mécaniques des produits ;
• les constituants ignifuges sont peu susceptibles d’être extractibles ou entraînés par l’eau, les huiles ou les solvants.

Pour les produits transparents, le troisième point est particulièrement important. Pour les adhésifs transparents, les revêtements transparents et les résines photodurcissables pour l’impression 3D, l’aspect est un argument de vente, tandis que l’ignifugation est un seuil à franchir : ces deux exigences ne doivent pas se compromettre mutuellement.

2II, synergie phosphore-phosphore-azote : chacun des trois composants couvre une étape

7Figure de données 7

DOPO49%HEMA40%HPCTP10%TPP0.8%MEHQ0.2%Teneur en constituants de R940 (fraction massique)1.0%2.0%3.0%4.0%1.5%3.0%Fenêtre du phosphore total dans le système (cible de formulation)Teneur totale en phosphore du système %Teneur en constituants 0–100%

• Teneur en constituants de R940 (fraction massique)0–100%
• Fenêtre du phosphore total dans le système (cible de formulation)1.5%–3.0%

Le tableau de composition de R940 est très clair.

(Source : 锎锔-功能助剂1.10.pdf p61)

DOPO est le composant principal ; le retardement de flamme repose simultanément sur deux voies : le retardement de flamme en phase gazeuse et en phase condensée. L’hexaphénoxycyclotriphosphazène complète la synergie phosphore-azote, renforce la formation de coke en phase condensée et réduit la densité de fumée, associant ainsi retardement de flamme et réduction de la fumée. HEMA fournit une double liaison active, ce qui permet à l’ensemble de la molécule de participer à la copolymérisation, tout en améliorant la compatibilité. La triphénylphosphine joue le rôle de catalyseur et le MEHQ celui d’inhibiteur de polymérisation — ce dernier est essentiel à la stabilité au stockage.

Dans la section consacrée au procédé recommandé, le manuel indique la valeur suivante :

« Il est recommandé de contrôler la teneur totale en phosphore du système dans la plage 1.5-3.0%, afin d’atteindre la classe de retardement de flamme UL94 V-0. » (Source : p62)

Cette valeur est un objectif de formulation, et non une caractéristique du produit ; il ne faut pas les confondre.

3Spécifications techniques

Spécifications…

Paramètre	Spécification
Modèle	R940
Type de produit	Liquide ignifuge réactif sans halogène
Systèmes applicables	Systèmes UV, acryliques insaturés, polyuréthane
Teneur totale en phosphore	Environ 10.5%
Halogènes	Aucun halogène, conforme à RoHS, REACH
Aspect	Liquide incolore ou jaune pâle opaque
Viscosité (25℃)	800-2000 mPa·s
Indice d’acidité	≤15 mgKOH/g
Point éclair (coupe fermée)	＞120℃
Miscibilité	Miscible avec les monomères acryliques, les polyols polyuréthane, les esters et les cétones ; insoluble dans l’eau
Stabilité au stockage	À conserver au frais et à l’abri de la lumière, éviter les températures élevées, prévenir l’autopolymérisation
Conditionnement	Fût en plastique de 25kg
Durée de conservation	6 mois en conditions hermétiques

(Source : 锎锔-功能助剂1.10.pdf p61–62)

Le fait qu’il soit insoluble dans l’eau détermine son utilisation : il agit dans un système organique, pas dans une phase aqueuse. Si le mauvais système est choisi, les meilleures spécifications possibles seront inutilisables.

4Formulation et procédé

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Le manuel souligne la première phrase du procédé d’utilisation recommandé :

« Étant un retardateur de flamme réactif, il doit participer à la polymérisation et à la réticulation ; un simple mélange physique sans participation à la réaction n’est pas recommandé. » (Source : p62)

Le dosage recommandé du système acrylique UV (photocurage) est de 15-30% de la masse totale de la résine. Son utilisation est simple : mélange homogène par agitation avec le monomère acrylique, le prépolymère et le photoinitiateur à température ambiante, dégazage, puis durcissement UV. La teneur totale en phosphore du système est maintenue entre 1.5-3.0%, ce qui permet d’atteindre UL94 V-0.

Le dosage recommandé du système polyuréthane (PU/PUA) est de 12-25% du composant polyol. Il peut être mélangé directement au polyol, puis réagir avec l’isocyanate. Un point doit impérativement être pris en compte à l’avance : R940 contient des groupes hydroxyle, qui consomment des groupes -NCO ; la quantité d’isocyanate dans la formulation doit donc être ajustée en conséquence. Si ce calcul n’est pas intégré, le rapport NCO/OH du système sera déséquilibré.

Le manuel présente trois consignes dans les conseils de procédé :

« ① La température ne doit pas dépasser 120℃ lors d’un chauffage prolongé, afin d’éviter l’autopolymérisation ; ② Les substances fortement alcalines doivent autant que possible être évitées dans la formulation, afin d’éviter l’inactivation de l’inhibiteur de polymérisation et la formation d’un gel ; ③ Si un niveau de résistance aux flammes plus élevé est nécessaire, il peut être combiné avec une petite quantité d’hydroxyde d’aluminium et d’ester phosphate. » (Source : p62)

5Domaines d’application

(Source : 锎锔-功能助剂1.10.pdf p62)

Le manuel ajoute dans le paragraphe consacré aux systèmes compatibles : peut être utilisé dans des systèmes transparents, sans affecter sensiblement la transmitivité des produits ; peut être associé à des phot initiateurs et à des diluants réactifs.

6Questions fréquentes

Q : Entre un agent ignifuge réactif et un agent ignifuge additif, lequel choisir ?

Tout dépend des exigences des articles en matière de stabilité à long terme et de transparence. Lorsqu’il faut garantir l’absence d’exsudation à long terme, la transparence et la non-extraction du composant ignifuge, la voie réactive est plus adaptée ; lorsque le coût est un facteur déterminant et que la formulation n’est pas adaptée à une participation à la polymérisation, l’ignifuge additif conserve sa place. L’utilisation de R940 suppose que la formulation comporte effectivement une étape capable de participer à la polymérisation.

Q : Pourquoi le dosage recommandé est-il donné sous forme de plage ?

Parce que le niveau de résistance au feu n’est pas déterminé par la seule quantité ajoutée. La teneur totale en phosphore de la formulation est l’indicateur clé : elle doit se situer entre 1.5-3.0% pour atteindre UL94 V-0. Avec différentes résines et selon les proportions de diluant réactif, une même quantité ajoutée correspond à une teneur totale en phosphore différente ; c’est pourquoi une plage est donnée plutôt qu’une valeur unique.

Q : R940 peut-il être utilisé directement dans tous les polyuréthanes ?

Non. R940 contient des groupes hydroxyle : il réagit avec les isocyanates et consomme des groupes -NCO ; la quantité d’isocyanate doit donc être ajustée en conséquence. Le manuel comporte également une interdiction explicite :

« Note : R940 ne peut pas être utilisé dans les systèmes de silicone à réticulation par addition (catalysés au platine), en raison d’un risque de toxicité. » (Source : p62)

Q : Quelles précautions particulières pour le stockage ?

Conserver dans un entrepôt frais, sec et ventilé, à une température de 5℃-30℃, à l’écart des sources de chaleur et de l’ensoleillement direct ; l’exposition à des températures élevées est formellement interdite. Durée de vie sous scellé : 6 mois ; au-delà de cette durée, il est recommandé de réaliser d’abord un essai à petite échelle et de confirmer l’absence de gel et la normalité de la viscosité avant utilisation. Après ouverture, utiliser rapidement le produit afin d’éviter le contact avec l’air et la polymérisation spontanée.

Q : Comment obtenir un niveau de résistance au feu plus élevé ?

Il est possible de l’associer à de petites quantités d’hydroxyde d’aluminium et d’esters de phosphate. Il s’agit d’un choix au niveau de la formulation ; cet article ne fixe pas les proportions de mélange pour les clients.

7Explications des faits et des fondements

Les données du présent article proviennent uniquement de la source unique 锎锔-功能助剂1.10.pdf. Les numéros de page sont indiqués dans le texte, ce qui permet une vérification point par point. Les phrases clés extraites de la documentation produit voient leur provenance précisée dans le corps du texte et n’ont pas été reformulées. Le manuel mentionne une teneur totale en phosphore de 1.5-3.0% dans la section consacrée au procédé recommandé associé à UL94 V-0. Dans le présent article, cette valeur est traitée comme un objectif de formulation et n’est pas présentée comme une spécification de sortie d'usine du produit.

Ce qui n’a pas été fait : inventer des données précises sur les éprouvettes pour les essais d’ignifugation, ou fixer définitivement une formulation à la place du client. Les points nécessitant un ajustement de la formulation ont déjà été indiqués — consommation des groupes hydroxyle -NCO, éviter les bases fortes, contrôle de la température. Le calcul des coûts et l’adéquation des équipements, qui ne sont pas traités dans le manuel, devront être confirmés séparément.