La materialele ignifuge sunt o clasă de aditivi utilizați pentru a minimiza riscul de incendiu produs polimeric . Mulți ignifugi sunt suspectați că au efecte dăunătoare asupra sănătății și mediului. Unii ignifugi se găsesc în concentrații crescânde în fiecare an în praful casei, în sânge și în laptele matern .
Substanțe ignifuge sunt utilizate de la începutul anilor 20 - lea secol pentru a preveni riscurile de incendiu derivate din materiale petrochimice . Producția globală pentru toate moleculele a ajuns la 2,5 milioane de tone în 2016.
Mecanismele de bază ignifuge variază în funcție de ignifug și de substrat. Atât substanțele chimice aditive, cât și cele reactive ignifuge pot funcționa în faza de vapori (gaz) sau condensată (solidă). Reacțiile de ardere sunt reacții redox care implică radicali liberi .
Unii compuși se descompun endoterm atunci când sunt supuși la temperaturi ridicate. Un exemplu este hidroxizii de magneziu și aluminiu, la fel ca și diferiți carbonați și hidrați, cum ar fi amestecurile de huntită și hidromagnezită. Reacția îndepărtează căldura de pe substrat, răcind astfel materialul. Utilizarea hidroxizilor și a hidraților este limitată de temperatura de descompunere relativ scăzută a acestora, care limitează temperatura maximă de procesare a polimerilor (utilizată de obicei în poliolefine pentru aplicații de sârmă și cablu).
O modalitate de a preveni răspândirea flăcării peste material în timpul pirolizei este crearea unei bariere termoizolante între părțile arse și cele ne-arse. Aditivii intumescenți sunt adesea folosiți. Rolul lor este de a transforma suprafața polimerului într-un strat neconductiv, care separă flacăra de material și încetinește transferul de căldură la combustibilul necombust și astfel limitează degradarea acestuia. Retardanții de flacără anorganici și anorganici nehalogenați funcționează în general prin acest mecanism pentru a genera un strat polimeric de acid fosforic carbonizat.
Gazele inerte (cel mai frecvent dioxidul de carbon și apa) produse de degradarea termică a anumitor materiale acționează ca diluanți ai gazelor combustibile, scăzând presiunile parțiale și presiunea parțială a oxigenului și încetinind viteza de reacție.
Ignifugii captează radicalii liberi din gazele formate. Materialele clorurate și bromurate suferă o degradare termică și eliberează clorură de hidrogen și bromură de hidrogen sau, dacă sunt utilizate în prezența unui sinergist, cum ar fi trioxidul de antimoniu sau halogenurile de antimoniu . Aceștia reacționează cu radicalii H · și OH · foarte reactivi din flacără, rezultând o moleculă inactivă și un radical Cl · sau Br ·. Radicalul halogen este mult mai puțin reactiv în comparație cu H · sau OH · și, prin urmare, are un potențial mult mai redus de propagare a reacțiilor de oxidare radicală a arderii.
Produsele ignifuge sunt de obicei adăugate la produsele fabricate pentru a îndeplini standardele de inflamabilitate pentru mobilier, textile, electronice și produse pentru construcții, cum ar fi izolația .
În 1975, California a trecut Buletinul tehnic 117 (TB 117), care necesită materiale precum spuma poliuretanică utilizată pentru a umple mobilierul pentru a putea rezista unei flăcări deschise mici, echivalente cu o lumânare, timp de cel puțin douăsprezece secunde. În spuma poliuretanică , producătorii de mobilă adaugă aditivi organici ignifugi cu halogen. Deși niciun alt stat american nu are un standard similar și datorită dimensiunii pieței din California, mulți producători produc articole care respectă TB 117 pe care le distribuie în Statele Unite . Proliferarea ignifugilor, în special a ignifugilor organici halogenați, în mobilierul din Statele Unite și din întreaga lume este puternic legată de TB 117 .
Ca răspuns la preocupările cu privire la implicațiile asupra sănătății ale ignifugilor în mobilierul tapițat, în februarie 2013, California a propus modificarea TB 117 . Țesăturile care acoperă mobilierul tapițat ar trebui să reziste unui test de arsură, nu spumelor de tapițerie. Guvernatorul Jerry Brown a semnat versiunea modificată a TB117-2013 în noiembrie și a intrat în vigoare în 2014. Regulamentele modificate nu menționează în mod explicit o reducere a utilizării ignifugilor.
În Europa, standardele de siguranță împotriva incendiilor pentru mobilier variază de la o țară la alta. Sunt cele mai stricte din Marea Britanie și Irlanda . În general, o comparație a diferitelor teste de rezistență la foc din lume pentru mobilă ar indica faptul că testul California Cal TB117 - 2013 este unul dintre cele mai puțin solicitante. Testul britanic BS 5852 este mai restrictiv, urmat de testul Cal TB133 . Probabil unul dintre cele mai exigente teste de inflamabilitate la nivel mondial este Testul Federal de Aviație al Statelor Unite pentru Scaunele de Avion, care implică utilizarea unui arzător cu kerosen. Un studiu realizat de Greenstreet Berman în 2009 la cererea guvernului britanic, a arătat că între 2002 și 2007, ca urmare a adoptării Regulamentului britanic privind siguranța și mobilierul la incendiu în 1988, o reducere medie de 54 de decese, 780 de accidente non-mortale și 1.065 mai puține incendii în fiecare an.
Eficacitatea substanțelor chimice ignifuge în reducerea inflamabilității produselor de consum în incendiile caselor este contestată. Susținătorii industriei ignifuge, cum ar fi Alianța nord-americană a Consiliului american de chimie , se bazează pe un studiu al Biroului Național de Standarde care indică faptul că o cameră plină cu ignifugi (un scaun tapițat în spumă poliuretanică și alte câteva obiecte, inclusiv dulapuri și electronice) a prezentat o fereastră de timp de 15 ori mai mare pentru ca ocupanții să scape din cameră decât într-o cameră similară, fără ignifuge. Cu toate acestea, unii critici, inclusiv autorul principal al studiului, consideră că cantitățile de aditivi ignifugi utilizați în studiul din 1988 au fost mult mai mari decât nivelurile cerute de TB 117 , deși aceste niveluri au fost uneori utilizate în produsele comercializate.
Un alt studiu a concluzionat că ignifugii sunt un instrument eficient pentru reducerea riscului de incendiu fără a crea emisii toxice.
Mai multe studii din anii 1980 au testat riscul de incendiu într-o cameră complet mobilată cu diferite tipuri de căptușeală și umplutură, inclusiv ignifuge. Studiile s-au concentrat în special pe degajarea maximă de căldură și timpul necesar înainte de această degajare maximă de căldură, doi indicatori cheie ai riscului de incendiu. Aceste studii au arătat că tipul de acoperire a țesutului a avut o mare influență asupra ușurinței inflamației. În special, studiile au concluzionat că căptușelile de bumbac sunt mult mai puțin inflamabile decât căptușelile din spumă poliuretanică și că o acoperire intermediară a redus semnificativ ușurința aprinderii mobilierului. Ei au descoperit, de asemenea, că, deși unele formulări ignifuge au scăzut ușurința de aprindere, cei mai de bază ignifugi care respectă TB 117 au avut un efect foarte mic. Într-unul dintre studii, umpluturile de spumă conform TB 117 au prezentat aceleași timpi de aprindere ca aceleași umpluturi de spumă fără aditivi ignifugi. Un raport al Proceedings of the Polyurethane Foam Association nu a reușit să demonstreze, de asemenea, beneficiile pernelor de spumă tratate cu ignifugi conform TB 117 în testele de aprindere a flăcării și a țigaretelor. Cu toate acestea, alți oameni de știință continuă să găsească fiabil acest test cu flacără deschisă.
PBDE sunt poluanți care au devenit omniprezenți în mediul global, determinând creșterea continuă a nivelurilor de contaminare a organismelor animale și a organismului uman, cu coincidențe notabile în China, Europa, Japonia și Statele Unite. Unite între consumul de produse lactate , pește și fructe de mare și expunerea umană la PBDE.
Principalele căi de contaminare sunt inhalarea de molecule sau particule și ingestia de praf și consumul de alimente contaminate.
Corpurile aproape tuturor americanilor testați prezintă urme de contaminare cu ignifugi. Cercetări recente (2017) au legat o parte din această expunere la praful de la televizoare , în urma încălzirii ignifugilor în carcasa lor din plastic. Eliminarea neglijentă a televizoarelor și a altor DEEE (microunde, calculatoare ...) crește considerabil contaminarea mediului. Un studiu recent realizat de Harley și colab. (2010) la femeile gravide dintr-o comunitate de imigranți cu venituri mici, predominant mexicane din California, au constatat o scădere semnificativă a fertilității asociată cu expunerea la eteri difenilici polibrominați ( PBDE ).
În același an, un alt studiu (Chevrier și colab. ) A măsurat concentrațiile a zece congeneri de PBDE, tiroxină liberă (T4), T4 total și hormon stimulator al tiroidei (TSH) la 270 de femei gravide în jurul celei de-a 27- a săptămâni de gestație. Asocierile dintre PBDE și T4 liber și total au fost considerate nesemnificative statistic. Cu toate acestea, autorii au descoperit o asociere semnificativă între expunerea la PBDE și scăderea nivelului hormonilor de stimulare a tiroidei în timpul sarcinii, care poate afecta sănătatea mamei și dezvoltarea fetală, în special dezvoltarea cognitivă.
Un studiu prospectiv realizat de Herbstman și colab. în 2010 și inițiat după 11 septembrie 2001 , a monitorizat 329 de mame la trei spitale din Lower Manhattan , New York . Autorii acestui studiu au analizat 210 probe de sânge din cordonul ombilical și au căutat congeneri PBDE și, în același timp, au evaluat efectele asupra dezvoltării neurologice a copiilor la 12, 48 și 72 de luni. Rezultat: Rezultatele mai contaminate cu PBDE au avut rezultate mai slabe la testele de dezvoltare mentală și motorie la 1-4 și 6 ani. Acesta este primul studiu care a creat o astfel de asociere la oameni.
Un studiu similar a fost realizat de Roze și colab. în 2009 în Olanda pe 62 de mame și copii pentru a evalua impactul a 12 compuși organohalogeni (OHC), inclusiv bifenili policlorurați (PCB) și ignifugi pe bază de difenil eteri polibromurați (PBDE). Cercetătorii au măsurat poluanții din serul matern în timpul celei de-a 35- a săptămâni de sarcină și performanța motorie (coordonare, abilități motorii fine), cognitiv (inteligență, percepție vizuală, integrare, vizual-motor, control inhibitor, memorie verbală și focalizare) și comportamental la 5-6 ani. Autorii au arătat pentru prima dată că trecerea transplacentară a ignifugilor polibromați a fost asociată cu întârzieri de dezvoltare la copiii de vârstă școlară.
Rose și colab. (2010) au măsurat nivelurile de contaminare PBDE la o sută de copii cu vârste cuprinse între doi și cinci ani în California. Aceste niveluri au fost de 10 până la 1.000 de ori mai mari decât cele găsite în alte studii la copii europeni și de 5 ori mai mari decât la alți copii din Statele Unite și de 2 până la 10 ori mai mari decât la adulții americani. Dieta, mediul interior și factorii sociali au influențat gradul de contaminare a copiilor (consumul de carne de pasăre și carne de porc, în special, a contribuit la poverile ridicate ale corpului pentru aproape toate tipurile de ignifugi). Un nivel mai scăzut de educație maternă a fost asociat în continuare (independent și semnificativ) cu o contaminare mai mare de către congeneri de aditivi ignifugi la acești copii.
În 2010, în Declarația de la San Antonio privind ignifugii bromurați și clorurați , 145 de oameni de știință eminenți din 22 de țări au semnat o declarație de consens privind riscurile pentru sănătate ale ignifugilor chimici. Acestea indică faptul că substanțele ignifuge (găsite la niveluri ridicate în mobilierul de uz casnic, electronice, izolații și alte produse de consum) au beneficii limitate pentru siguranța la incendiu și că pot provoca probleme grave de sănătate. Aceștia subliniază că alternativele la produsele interzise ar trebui să dovedească siguranța lor înainte de a fi introduse pe piață. În sfârșit, vor să schimbe politicile care necesită utilizarea ignifugilor.
În anii 2010 , după ce metodele analitice de analiză a bromului în urină și sânge au făcut progrese semnificative, o serie de studii au susținut o legătură între expunerea (din stadiul fetal) la bromul dispersat de oameni în mediu (sub formă de PBDE în în special) și probleme de neurodezvoltare la copii.
Notă : dezinfectarea apei care conține urme de brom de către ozon produce, de asemenea, produse bromate problematice.
În oameniÎn 2011, Gascon și colab. găsiți o legătură între expunerea prenatală sau postnatală la anumite produse bromurate și dificultățile neurodezvoltării la făt și copil. În același an, Roman și colegii săi au observat un risc crescut de a suferi de tulburări legate de autism , pentru copiii a căror mamă se afla într-o stare de hipotiroidism în primul trimestru de sarcină , dar se va arăta în 2017 că bromul este unul dintre perturbatorii endocrini care sunt surse de hipotiroidism (brom, ca halogen (aproape de iod pe masa de Mendeleïev ) poate lua într - adevăr , locul de iod în sistemul tiroidian (care este un disruptor endocrin ).
in 2014 , caracterul nociv al eterilor de difenil polibromurați ca daunator pentru neurodezvoltare a fost demonstrată, apoi confirmată în 2015 de către o altă echipă efectuată prin teste efectuate la copii varsta de noua la doisprezece ani, în timp ce un alt link - uri echipa bromul la datele anormale de la debutul pubertății la fete.
in 2016 , unele tulburari din spectrul autismului (si mentale întârzierea) bolile au fost recunoscute a fi în mod clar legate de disfuncție dinții endocrini (care apar în uter ) și / sau la nou-născut) și în special la nivelul axei tiroidei; și se pare că există o corelație între deficiența de iod (sursă de hipotiroidism) și severitatea simptomelor autismului ( sumar ).
În 2012 , un studiu efectuat cu șoareci femele, modificați genetic pentru a dezvolta o tulburare similară cu sindromul Rett (tulburare autistă), prin mutația genei MECP2 a cromozomului X , a arătat că după expunerea la BDE-47 (un PDBE) , descendenții lor, de asemenea expuși, au avut o greutate mai mică la naștere și o rată de supraviețuire și au avut deficite sociale și de învățare.
La începutul anului 2013, un studiu a arătat leziuni cerebrale legate de BDP-49, induse la șoareci prin inhibarea procesului de producție de ATP mitocondrial necesar ca celulele creierului să obțină energie. Toxicitatea s-a manifestat de la doze mici. Studiul oferă o posibilă explicație a faptului că PDBE duc la apariția simptomelor autiste .
Ignifugii par să urmeze un ciclu care se repetă odată cu fiecare nouă moleculă și are următoarele etape: dezvoltare, înregistrare, comercializare, pericole suspectate, producție și consum crescute, pericole recunoscute, reglementare și interdicție, urmată de o oprire a producției.
Primii ignifugi, bifenilii policlorurați (PCB), au fost interzise în Statele Unite în 1977, când a fost stabilită toxicitatea lor. Din 1970, noi tipuri de ignifugi bromurați (PBB) au fost introduse treptat pe piață, în special pentru a înlocui PCB-urile, în principal în Statele Unite. În urma unei contaminări a hranei pentru animale în 1973 în Michigan, producția de PBB a fost oprită în Statele Unite încă din 1976. În 2004 și 2008, UE a interzis alte câteva tipuri de difenil eteri polibromurați ( PBDE ). Negocierile dintre EPA și cei doi producători americani de DecaBDE (un ignifug utilizat în izolarea electronică a firelor și cablurilor, a textilelor, pentru automobile și avioane etc.), Albemarle Corporation și Chemtura Corporation și cel mai mare importator american ICL Industrial Products Inc . a stabilit un calendar pentru a pune capăt producției de decaBDE până la sfârșitul anului 2013. În 2011, statul California clasificate tris (tris (hidroximetil) aminometan) sau TDCPP chloranic ca substanță cancerigenă. ÎnDecembrie 2012, Centrul nonprofit din California pentru sănătatea mediului și- a făcut publică intenția de a da în judecată mai mulți mari comercianți cu amănuntul și producători de produse pentru copii pentru încălcarea legislației din California pentru că nu a etichetat produsele care conțin acest ignifug cancerigen. Deși cererea de ignifugi bromurați și clorurați în America de Nord și Europa de Vest este în scădere, aceasta crește în toate celelalte regiuni ale lumii.
Contaminarea mediului este o contaminare globală a planetei. Dispersia ignifugilor depinde de proprietățile fizico-chimice ale moleculelor luate în considerare. Majoritatea ignifugilor nu sunt legați chimic de materialele pe care le protejează, cu excepția TBBPA. Prin urmare, este probabil ca acestea să fie dispersate în mediu. Contaminarea mediului poate apărea prin eliminarea necorespunzătoare a obiectelor contaminate, în special în țările în curs de dezvoltare. Întârzierea nu este în mare parte foarte solubilă și se găsește în principal în sedimente sau legată de alte particule. Aditivii ignifugi se găsesc adesea în grăsimile animalelor, în special peștii uleioși și mamiferele marine.