Антипирены

Антипирены относятся к различным веществам, которые добавляются к горючим материалам для предотвращения возникновения пожара или замедления распространения огня и обеспечения дополнительного времени эвакуации.

Термин «антипирен» относится к функции, а не к семейству химических веществ.
Разнообразные химические вещества с разными свойствами и молекулярными структурами действуют как антипирены, и эти химические вещества часто комбинируются для повышения эффективности.

На рынке предпочтение отдается антипиренам, не содержащим галогенов.
Антипирены помогают спасти жизни, замедляя или останавливая распространение огня или уменьшая его интенсивность.
Также называемые антипиренами, они используются во всем: от телефонов и штор до автомобильных сидений и зданий.
Если начнется пожар, они смогут полностью его остановить или замедлить, тем самым предоставив драгоценное дополнительное время для побега.

С нашими негалогенированными антипиренами на основе фосфора вы добавляете более чем надежную огнестойкость материалам, продуктам и покрытиям.


Безгалогенные антипирены были разработаны для снижения токсичности дыма и предотвращения миграции добавок.

Как антипирены снижают воздействие пожаров на людей, имущество и окружающую среду?
На ранней стадии процесса воспламенения антипирены могут существенно способствовать тушению тлеющего огня (например, перегретое электрическое устройство). На более поздней стадии пожара - или когда огонь распространяется слишком сильно или слишком быстро - антипирены уже не могут остановить вспышку огня.

Однако они могут ограничить воздействие и повреждение (например, огнестойкие шторы не загораются быстро). И, обеспечивая очень важное преимущество, они могут спасти человеческие жизни, увеличивая время, доступное людям, чтобы избежать пожара (например, использование огнестойких пластмасс в общественном транспорте).

Каковы преимущества безгалогенных антипиренов перед галогенированными альтернативами?
Обычные галогенированные антипирены делают свое дело. Ясно. Но «ахиллесовой пятой» этих химикатов является их токсичность и побочные эффекты: с одной стороны, некоторые из этих добавок внесены в список веществ, вызывающих очень серьезную озабоченность (SVHC).
С другой стороны, пожар может выделять много токсичных веществ из галогенированных антипиренов, таких как бромированные диоксины и фураны.
Кроме того, вместе с триоксидом сурьмы обычно используются галогенированные антипирены.
Безгалогенные антипирены были разработаны для снижения токсичности дыма и предотвращения миграции добавок.
Кроме того, нет никаких компромиссов в отношении огнестойкости и незначительного влияния на технические параметры конечного продукта.
В то же время переосмысление приводит к появлению значительного разнообразия безгалогенных антипиренов, чаще всего специально разработанных для отдельных полимеров и областей применения.


При добавлении к различным материалам антипирены могут помочь предотвратить возникновение пожаров или ограничить их распространение.

По данным Управления пожарной безопасности США и Национальной ассоциации противопожарной защиты (NFPA), в 2019 году в США было зарегистрировано 1,3 миллиона пожаров, в результате которых погибло 3700 мирных жителей в результате пожаров, 16 600 гражданских лиц получили ранения и 14,8 миллиарда долларов были нанесены материальному ущербу.
Использование антипиренов особенно важно сегодня, так как большой объем электрического и электронного оборудования в современных зданиях в сочетании с большим объемом горючих материалов может увеличить вероятность возникновения пожара.

Огнезащитные составы обеспечивают потребителям важнейший уровень противопожарной защиты и могут иметь жизненно важное значение для снижения рисков, связанных с пожаром.
Сегодня антипирены обычно используются в четырех основных областях: электроника и электрические устройства, строительные материалы, мебель и транспорт.

Электроника и электрические устройства
Антипирены могут позволить современному электронному оборудованию, такому как телевизоры и компьютеры, соответствовать стандартам пожарной безопасности и могут иметь жизненно важное значение для безопасности сотен таких продуктов.

Строительные и строительные материалы
Огнезащитные составы, используемые в различных строительных материалах в домах, офисах и общественных зданиях, включая школы и больницы, могут обеспечить повышенную защиту от пожара.

Обстановка
Добавление антипиренов к материалам наполнителей и волокон, используемых в мебели, помогает обеспечить людям дополнительный уровень защиты от огня и может увеличить критическое время эвакуации в случае пожара.

Транспорт
От самолетов до автомобилей и поездов антипирены могут сыграть ключевую роль в защите путешественников от разрушительного огня.
Например, после крушения авиакомпании Asiana Airline в Сан-Франциско в июле 2013 года, по мнению экспертов, огнестойкие материалы помогли пассажирам выжить в аварии.
Как сказал New York Times бывший директор FAA Стивен Уоллес: «Огнезащитные материалы внутри самолета, в том числе пленка под сиденьями, скорее всего, помогли защитить многих пассажиров».

Категории антипиренов
Материалы и продукты, которые должны быть огнестойкими, могут быть химически и физически разными и иметь различное применение, требующее применения множества антипиренов.

Хлор и бром являются примерами галогенированных антипиренов.

Галогенированные антипирены имеют один атом углерода, связанный с атомом галогена, и используются для защиты многих типов пластмасс и тканей.

Тетрабромбисфенол-A (TBBPA) - галогенированный антипирен, используемый в качестве сырья для производства печатных плат.
Он также используется в пластиковых корпусах, окружающих электрические и электронные компоненты.
Фосфор используется для производства жидких и твердых органических или неорганических антипиренов.
Эти типы антипиренов широко используются в пенополиуретане для изготовления огнестойкой мебели, матрасов и теплоизоляционных материалов.
Фосфор обычно используется в огнестойких покрытиях и гибком поливинилхлориде (ПВХ).
Он также применяется в электронике и в высокотемпературных пластиках, используемых для изготовления переключателей и соединителей, и он используется для кожухов из некоторых менее горючих пластмасс.
Антипирены на основе азота используются в нейлоне, полиолефинах, пенополиуретане, огнестойких красках, текстиле и обоях.
Различные неорганические и минеральные соединения сочетаются с бромом, фосфором или азотом и используются как антипирены или как элементы огнезащитных систем.
Неорганические соединения включают соединения на основе азота, графита, кремнезема и неорганических фосфатов, таких как фосфат аммония и полифосфат.
Минеральные соединения включают определенные фосфаты, оксиды, гидроксиды металлов и другие металлические продукты, такие как алюминий, цинк и магний.
Неорганические и минеральные соединения, используемые с другими элементами, могут помочь в достижении пожарной безопасности пластмасс, пен, текстиля и изделий из дерева.


Термин «антипирены» включает в себя разнообразную группу химикатов, которые добавляют в промышленные материалы, такие как пластмассы и текстиль, а также в отделочные материалы и покрытия.
Антипирены активируются при наличии источника воспламенения и предназначены для предотвращения или замедления дальнейшего развития воспламенения с помощью множества различных физических и химических методов. Они могут быть добавлены в виде сополимера во время процесса полимеризации, или позже добавлены к полимеру в процессе формования или экструзии или (особенно для текстильных изделий) нанесены в качестве местного отделочного покрытия.

Минеральные антипирены обычно являются добавками, в то время как галогенорганические и фосфорорганические соединения могут быть реактивными или аддитивными.


Классы
И реактивные, и аддитивные типы антипиренов можно разделить на несколько различных классов:

Минералы, такие как гидроксид алюминия (ATH), гидроксид магния (MDH), хунтит и гидромагнезит, различные гидраты, красный фосфор и соединения бора, в основном бораты.
Галогенорганические соединения.
Этот класс включает хлорорганические соединения, такие как производные хлорендиновой кислоты и хлорированные парафины;

броморганические соединения, такие как декабромдифениловый эфир (дека-БДЭ), декабромдифенилэтан (замена дека-БДЭ), полимерные бромированные соединения, такие как бромированные полистиролы, бромированные карбонатные олигомеры (BCO), бромированные эпоксидные олигомеры (BCO), тетрабром-бром-бис-олигомеры (BEO-β-B) и тетрабромбром-B (ГБЦД).
Большинство, но не все галогенированные антипирены используются в сочетании с синергистами для повышения их эффективности.
Триоксид сурьмы широко используется, но также используются другие формы сурьмы, такие как пентоксид и антимонат натрия.
Фосфорорганические соединения.

Этот класс включает органофосфаты, такие как трифенилфосфат (TPP), резорцин-бис (дифенилфосфат) (RDP), дифенилфосфат бисфенола A (BADP) и трикрезилфосфат (TCP); фосфонаты, такие как диметилметилфосфонат (DMMP); и фосфинаты, такие как диэтилфосфинат алюминия.

В одном важном классе антипиренов соединения содержат как фосфор, так и галоген. Такие соединения включают трис (2,3-дибромпропил) фосфат (бромированный трис) и хлорированные органофосфаты, такие как трис (1,3-дихлор-2-пропил) фосфат (хлорированный трис или TDCPP) и тетракис (2-хлорэтил) дихлоризопентилдифосфат (венизопентилдифосфат). ). [7]
Органические соединения, такие как карбоновая кислота [9] и дикарбоновая кислота.
Минеральные антипирены в основном действуют как добавки, замедляющие горение, и не присоединяются химически к окружающей системе. Большинство галогенорганических и органофосфатных соединений также не вступают в постоянную реакцию, присоединяясь к окружающей среде, но в настоящее время ведутся дальнейшие работы по прививке дополнительных химических групп к этим материалам, чтобы позволить им интегрироваться без потери их эффективности замедления.

Это также сделает эти материалы неизвлекаемыми в окружающую среду.

Некоторые новые негалогенированные продукты с такими реактивными и неэмиссионными характеристиками поступают на рынок с 2010 года из-за публичных дебатов по поводу выбросов огнезащитных составов. Некоторые из этих новых реактивных материалов даже получили одобрение Агентства по охране окружающей среды США за их низкое воздействие на окружающую среду.

Механизмы замедления
Основные механизмы замедления горения различаются в зависимости от конкретного антипирена и подложки.
Аддитивные и реактивные огнестойкие химические вещества могут функционировать как в паровой (газообразной), так и в конденсированной (твердой) фазе.

Эндотермическое разложение
Некоторые соединения эндотермически разрушаются при воздействии высоких температур. Примером являются гидроксиды магния и алюминия вместе с различными карбонатами и гидратами, такими как смеси хунтита и гидромагнезита.
Реакция отводит тепло от подложки, тем самым охлаждая материал.
Использование гидроксидов и гидратов ограничено их относительно низкой температурой разложения, которая ограничивает максимальную температуру обработки полимеров (обычно используемых в полиолефинах для проводов и кабелей).

Тепловая защита (твердая фаза)
Чтобы предотвратить распространение пламени по материалу, необходимо создать теплоизоляционный барьер между горящими и несгоревшими частями.
Часто используются вспучивающие добавки; их роль состоит в том, чтобы превратить поверхность полимера в полукокс, который отделяет пламя от материала и замедляет передачу тепла к несгоревшему топливу.
Негалогенированные неорганические и органические фосфатные антипирены обычно действуют через этот механизм, образуя полимерный слой обугленной фосфорной кислоты.

Разбавление газовой фазы
Инертные газы (чаще всего диоксид углерода и вода), образующиеся в результате термического разложения некоторых материалов, действуют как разбавители горючих газов, понижая их парциальное давление и парциальное давление кислорода, а также замедляя скорость реакции.

Газофазное радикальное тушение
Хлорированные и бромированные материалы подвергаются термическому разложению и выделяют хлористый водород и бромистый водород или, если они используются в присутствии синергиста, такого как триоксид сурьмы, галогениды сурьмы.
Они реагируют с высокореактивными радикалами H · и OH · в пламени, в результате чего образуется неактивная молекула и радикал Cl · или Br ·.

Галогенный радикал гораздо менее реакционноспособен по сравнению с H · или OH · и, следовательно, имеет гораздо более низкий потенциал для распространения реакций радикального окисления при горении.

Использование и эффективность
Стандарты пожарной безопасности
Антипирены обычно добавляют в промышленные и потребительские товары, чтобы соответствовать стандартам воспламеняемости для мебели, текстиля, электроники и строительных изделий, таких как изоляция.

В 1975 году Калифорния начала внедрять Технический бюллетень 117 (TB 117), который требует, чтобы такие материалы, как полиуретановая пена, используемая для заполнения мебели, могли выдерживать небольшое открытое пламя, эквивалентное свече, в течение как минимум 12 секунд.

При производстве пенополиуретана производители мебели обычно применяют TB 117 с добавками галогенированных органических антипиренов.
Хотя ни в одном другом штате США нет аналогичного стандарта, поскольку в Калифорнии такой большой рынок, многие производители соответствуют требованиям TB 117 в продуктах, которые они распространяют в Соединенных Штатах.
Распространение антипиренов, и особенно галогенированных органических антипиренов, в мебели в Соединенных Штатах тесно связано с TB 117.

В ответ на опасения по поводу воздействия на здоровье антипиренов в мягкой мебели в феврале 2013 года Калифорния предложила изменить TB 117, чтобы требовать, чтобы тканевое покрытие мягкой мебели соответствовало испытанию на тление, и отменило стандарты воспламеняемости пены.

Губернатор Джерри Браун подписал модифицированный TB117-2013 в ноябре, и он вступил в силу в 2014 году.
Измененные правила не требуют сокращения количества антипиренов.

Тем не менее, эти вопросы по устранению выбросов в окружающую среду от антипиренов могут быть решены с помощью новой классификации высокоэффективных антипиренов, которые не содержат галогеновых соединений и которые также могут быть постоянно включены в химическую структуру пен, используемых в мебельная и постельная промышленность.
Полученные пены сертифицированы как не выделяющие огнезащитных составов.

Эта новая технология основана на совершенно новой «Зеленой химии», при которой конечная пена содержит около одной трети по весу натуральных масел. Использование этой технологии при производстве пен TB 117 для Калифорнии обеспечит непрерывную защиту потребителя от возгорания открытым пламенем, одновременно обеспечивая недавно признанную и недавно необходимую защиту от химических выбросов в домашнюю и офисную среду.
 Более поздняя работа, проведенная в 2014 году с этой «Зеленой химией», показала, что можно получать пену, содержащую около пятидесяти процентов натуральных масел, которые выделяют гораздо меньше дыма в случае пожара. Способность этих пен с низким уровнем выбросов снижать выбросы дыма до 80% является интересным свойством, которое поможет уйти от пожаров, а также снизит риски для служб быстрого реагирования, то есть аварийных служб в целом и персонала пожарной части в частности.

В Европе стандарты огнестойкости для мебели различаются, и они являются наиболее строгими в Великобритании и Ирландии.
Как правило, рейтинг различных распространенных во всем мире тестов на огнестойкость мебели и мягкой мебели указывает на то, что пройти Калифорнийский тест Cal TB117-2013 проще всего, возрастает сложность прохождения Cal TB117 -1975, за которым следует британский тест BS. 5852, а затем Cal TB133. Одним из самых сложных испытаний на воспламеняемость во всем мире, вероятно, является испытание Федеральным авиационным управлением США для сидения самолета, которое включает использование керосиновой горелки, которая поджигает пламя на испытательном образце. Исследование Greenstreet Berman 2009 года, проведенное правительством Великобритании, показало, что в период между 2002 и 2007 годами в соответствии с Правилами пожарной безопасности Великобритании в отношении мебели и меблировки в год приходилось на 54 меньше смертельных случаев, на 780 летальных случаев меньше в год и на 1065 меньше пожаров. каждый год после введения в действие британских правил безопасности мебели в 1988 г. [17]

Эффективность
Эффективность огнезащитных химикатов в снижении воспламеняемости потребительских товаров при домашних пожарах оспаривается.

Сторонники индустрии огнестойких материалов, такие как Североамериканский альянс по огнестойкости при Американском химическом совете, ссылаются на исследование Национального бюро стандартов, показывающее, что комната, заполненная огнестойкими продуктами (кресло с подушкой из пенополиуретана и несколько других предметов, включая мебель и электронику) предлагало в 15 раз больше времени для выхода пассажиров из комнаты, чем аналогичная комната, не содержащая антипиренов.

Однако критики этой позиции, в том числе ведущий автор исследования, утверждают, что уровни антипирена, использованные в исследовании 1988 года, хотя и были обнаружены в коммерческих целях, намного выше уровней, требуемых TB 117 и широко используемых в Соединенных Штатах в мягкой мебели. . [10]

Другое исследование пришло к выводу, что антипирены являются эффективным средством снижения риска пожара без создания токсичных выбросов.

В нескольких исследованиях 1980-х годов проверялось возгорание целых предметов мебели с различными типами обивки и наполнения, включая различные составы огнезащитных составов.

В частности, они рассмотрели максимальное тепловыделение и время до максимального тепловыделения, два ключевых показателя пожарной опасности.
Эти исследования показали, что тип тканевого покрытия имеет большое влияние на легкость воспламенения, что хлопчатобумажные наполнители были намного менее воспламеняемыми, чем наполнители из пенополиуретана, и что промежуточный материал существенно уменьшал легкость возгорания. [21] [22] Они также обнаружили, что, хотя некоторые составы антипиренов снижают легкость воспламенения, самый простой состав, отвечающий требованиям TB 117, имел очень небольшой эффект. [22] В одном из исследований пенопласты, соответствующие требованиям TB 117, имели такое же время воспламенения, как и те же пенопласты без антипиренов [21]. Отчет Proceedings of the Polyurethane Foam Association также показал отсутствие преимуществ в испытаниях открытым пламенем и сигаретами с подушками из пеноматериала, обработанными антипиренами для соответствия требованиям TB 117.

Однако другие ученые поддерживают этот тест в открытом пламени.

По сравнению с хлопком, антипирены повышают пожарную токсичность.
Они оказывают большое влияние на лабораторные испытания на воспламеняемость, но незначительное влияние на крупномасштабные испытания на возгорание.
Мебель из естественно негорючих материалов намного безопаснее пены с антипиренами.

Проблемы окружающей среды и здоровья
Экологическое поведение антипиренов изучается с 1990-х годов.

В основном бромированные антипирены были обнаружены во многих средах и организмах, включая человека, а некоторые отдельные вещества обладают токсическими свойствами. Поэтому власти, НПО и производители оборудования потребовали альтернативы. Финансируемый ЕС совместный исследовательский проект ENFIRO (исследовательский проект ЕС FP7: 226563, завершен в 2012 году) исходил из предположения, что не было известно достаточно данных об окружающей среде и здоровье об альтернативах установленным бромированным антипиренам. Для того чтобы сделать оценку полностью всеобъемлющей, было решено сравнить также характеристики материала и огнестойкости, а также попытаться оценить жизненный цикл эталонного продукта, не содержащего галогенов, и бромированных антипиренов. Было изучено около десятка безгалогенных антипиренов, представляющих широкий спектр применений, от технических пластмасс, печатных плат, герметиков до текстильных и вспучивающихся покрытий. Было обнаружено, что большая группа изученных антипиренов имеет хороший профиль для окружающей среды и здоровья: полифосфат аммония (APP), диэтилфосфинат алюминия (Alpi), гидроксид алюминия (ATH), гидроксид магния (MDH), полифосфат меламина (MPP), дигидрооксафосфафенантрен (ДОПО), станнат цинка (ZS) и гидроксстаннат цинка (ZHS). В целом было обнаружено, что они имеют гораздо более низкую тенденцию к биоаккумуляции в жировой ткани, чем исследованные бромированные антипирены.

Испытания огнестойкости материалов с различными антипиренами показали, что антипирены, не содержащие галогенов, производят меньше дыма и токсичных выбросов при пожаре, за исключением арилфосфатов RDP и BDP в стирольных полимерах.
Эксперименты по выщелачиванию показали, что природа полимера является доминирующим фактором и что поведение при выщелачивании безгалогенных и бромированных антипиренов сравнимо.

Чем более пористые или «гидрофильные» полимеры, тем больше антипиренов может быть выделено.
Однако формованные пластины, которые представляют собой реальные пластмассовые изделия, показали гораздо более низкие уровни выщелачивания, чем экструдированные полимерные гранулы.
Исследования по оценке воздействия подтвердили, что неправильная переработка и переработка электронных продуктов бромированными антипиренами может привести к образованию диоксинов, чего нельзя сказать о альтернативах, не содержащих галогены. Кроме того, Агентство по охране окружающей среды США (US-EPA) выполняет серию проектов, связанных с экологической оценкой альтернативных антипиренов, проектами «Дизайн для окружающей среды» по антипиренам для печатных монтажных плат и альтернативам декабромдифениловым эфирам. и гексабромциклододекан (ГБЦД).

Механизмы токсичности
Прямое воздействие
Многие галогенированные антипирены с ароматическими кольцами, включая большинство бромированных антипиренов, вероятно, являются разрушителями гормонов щитовидной железы.

Агентство по охране окружающей среды отметило, что ПБДЭ особенно токсичны для развивающегося мозга животных. Рецензируемые исследования показали, что даже однократная доза, вводимая мышам во время развития мозга, может вызвать необратимые изменения в поведении, включая гиперактивность.

Согласно лабораторным исследованиям in vitro, некоторые антипирены, включая PBDE, TBBPA и BADP, вероятно, также имитируют другие гормоны, включая эстрогены, прогестерон и андрогены.
Соединения бисфенола А с более низкой степенью бромирования, по-видимому, проявляют большую эстрогенность.

Некоторые галогенированные антипирены, включая менее бромированные ПБДЭ, могут быть прямыми нейротоксикантами в исследованиях культур клеток in vitro:

Изменяя гомеостаз кальция и передачу сигналов в нейронах, а также высвобождение и захват нейромедиаторов в синапсах, они нарушают нормальную нейротрансмиссию.
Митохондрии могут быть особенно уязвимы для токсичности ПБДЭ из-за их влияния на окислительный стресс и активность кальция в митохондриях.
Воздействие ПБДЭ также может изменять дифференцировку и миграцию нервных клеток во время развития.

Продукты разложения
Многие антипирены разлагаются на соединения, которые также являются токсичными, а в некоторых случаях продукты разложения могут быть основным токсичным агентом:

Галогенированные соединения с ароматическими кольцами могут разлагаться на диоксины и диоксиноподобные соединения, особенно при нагревании, например, во время производства, пожара, переработки или воздействия солнца.
Хлорированные диоксины относятся к числу высокотоксичных соединений, перечисленных Стокгольмской конвенцией о стойких органических загрязнителях.
Полибромированные дифениловые эфиры с большим количеством атомов брома, такие как декаБДЭ, менее токсичны, чем ПБДЭ с меньшим количеством атомов брома, такие как пентаБДЭ.
Однако, поскольку ПБДЭ более высокого порядка разлагаются биотически или абиотически, атомы брома удаляются, что приводит к образованию более токсичных конгенеров ПБДЭ.
Когда некоторые галогенированные антипирены, такие как ПБДЭ, метаболизируются, они образуют гидроксилированные метаболиты, которые могут быть более токсичными, чем исходное соединение.
Эти гидроксилированные метаболиты, например, могут сильнее конкурировать за связывание с транстиретином или другими компонентами тироидной системы, могут быть более сильными имитаторами эстрогена, чем исходное соединение, и могут сильнее влиять на активность рецепторов нейромедиаторов. [43] [46] [ 47]
Бисфенол-дифенилфосфат (BADP) и тетрабромбисфенол A (TBBPA), вероятно, разлагаются до бисфенола A (BPA), вызывающего беспокойство эндокринного разрушителя.


Воздействие на окружающую среду
Антипирены, изготовленные для использования в потребительских товарах, были выпущены в окружающую среду по всему миру.

Отрасль огнестойких добавок разработала добровольную инициативу по сокращению выбросов в окружающую среду (VECAP) путем внедрения передовых методов в процессе производства.

Сообщества вблизи заводов по производству электроники и предприятий по утилизации отходов, особенно в районах с незначительным экологическим надзором или контролем, вырабатывают высокие уровни антипиренов в воздухе, почве, воде, растительности и людях. [69] [72]

Фосфорорганические антипирены были обнаружены в сточных водах в Испании и Швеции, а некоторые соединения, по-видимому, не удаляются полностью во время очистки воды.


Утилизация
Когда срок службы продуктов с антипиренами подходит к концу, их обычно перерабатывают, сжигают или отправляют на свалку.

Вторичная переработка может привести к загрязнению рабочих и сообществ вблизи заводов по переработке, а также новых материалов галогенированными антипиренами и продуктами их распада.

Электронные отходы, транспортные средства и другие продукты часто плавятся, чтобы переработать их металлические компоненты, и при таком нагреве могут образовываться токсичные диоксины и фураны.

При использовании средств индивидуальной защиты (СИЗ) и при установке системы вентиляции воздействие пыли на рабочих может быть значительно снижено, как показано в работе, проведенной на заводе по переработке отходов Stena-Technoworld AB в Швеции. [77] Бромированные антипирены могут также изменять физические свойства пластмасс, что приводит к ухудшению характеристик переработанных продуктов и к «вторичной переработке» материалов. Похоже, что пластмассы с бромированными антипиренами смешиваются с негорючими пластиками в потоке рециркуляции, и такая вторичная переработка имеет место. [10]

При низком качестве сжигания также образуются и выделяются большие количества токсичных продуктов разложения.
Контролируемое сжигание материалов с галогенированными антипиренами, хотя и является дорогостоящим, существенно снижает выброс токсичных побочных продуктов.

Многие продукты, содержащие галогенированные антипирены, отправляются на свалки.

Добавки, в отличие от реактивных, антипиренов не связаны химически с основным материалом и легче выщелачиваются.
Наблюдалось выщелачивание бромированных антипиренов, включая ПБДЭ, со свалок в промышленных странах, включая Канаду и Южную Африку.
Некоторые конструкции полигонов позволяют улавливать фильтрат, который необходимо обрабатывать. Эти конструкции также ухудшаются со временем.

Регулирующая оппозиция
Вскоре после того, как Калифорния внесла поправки в TB117 в 2013 году, чтобы требовать только огнестойкие мебельные покрытия (без ограничений на компоненты интерьера), производители мебели в США услышали повышенные требования к негорючей мебели. Следует отметить, что устойчивые к тлению ткани, используемые в огнестойких покрытиях, не содержат ПБДЭ, органофосфаты или другие химические вещества, которые исторически ассоциировались с неблагоприятным воздействием на здоровье человека.
Ряд лиц, принимающих решения в секторе здравоохранения, на который приходится почти 18% ВВП США [76], стремятся покупать такие материалы и мебель.


Первыми сторонниками этой политики были Kaiser Permanente, Advocate Health Care, Университетская больница Хакенсак и Университетские больницы.
В целом покупательная способность мебели этих больниц составила 50 миллионов долларов.

Все эти больницы и больничные системы относятся к Инициативе «Здоровые больницы», в которую входят более 1300 больниц, и которая способствует экологической устойчивости и здоровью населения в отрасли здравоохранения.

Дальнейшие законодательные акты в Калифорнии служат для информирования населения о применении антипиренов в их домах, что фактически снижает потребительский спрос на продукты, содержащие эти химические вещества. Согласно закону (Senate Bill, 1019), подписанному губернатором Джерри Брауном в 2014 году, вся мебель, произведенная после 1 января 2015 года, должна иметь этикетку с предупреждением для потребителей, указывающую, содержит ли она огнестойкие химические вещества или нет.

По состоянию на сентябрь 2017 года эта тема привлекла внимание федеральных регулирующих органов в Комиссии по безопасности потребительских товаров, которая проголосовала за создание Консультативной группы по хроническим опасностям, сфокусированной на описании определенных рисков, связанных с различными потребительскими товарами, в частности товарами для ухода за детьми и детьми (включая постельное белье и игрушки). мягкая мебель для дома, матрасы, матрасы и наматрасники, а также пластиковые корпуса вокруг электроники. Эта консультативная группа специально уполномочена рассматривать риски, связанные с добавками неполимерных галогенорганических антипиренов (OFR).

Хотя эти химические вещества не были запрещены, это постановление инициирует углубленное расследование по вопросам безопасности потребителей, которое в конечном итоге может привести к полному удалению этих веществ из потребительского производства. [79]

В соответствии с Законом о контроле за токсичными веществами 1976 года Агентство по охране окружающей среды также активно оценивает безопасность различных антипиренов, включая хлорированные фосфатные эфиры, тетрабромбисфенол А, циклические алифатические бромиды и бромированные фталаты.
Дальнейшие правила зависят от результатов этого анализа EPA, хотя любые нормативные процессы могут занять несколько лет.

Национальное бюро стандартов тестирования
В программе испытаний 1988 года, проведенной бывшим Национальным бюро стандартов (NBS), ныне Национальным институтом стандартов и технологий (NIST), для количественной оценки воздействия огнезащитных химикатов на общую пожарную опасность.
Было использовано пять различных типов продуктов, каждая из которых изготовлена ​​из разного типа пластика.
Продукция выпускалась в аналогичных огнестойких (FR) и не замедленных вариантах (NFR).

Влияние огнестойких материалов на живучесть людей, находящихся в здании, оценивалось двумя способами:

Во-первых, сравнение времени до тех пор, пока домашнее пространство не станет пригодным для проживания в горящей комнате, известное как «непригодность»; это применимо к обитателям горящей комнаты. Во-вторых, сравнение общего количества тепла, токсичных газов и дыма от огня; это применимо к жильцам здания, удаленного от помещения, где возник пожар. [81]

Время до непригодности оценивается по времени, которое доступно жильцам до того, как
(а) происходит перекрытие помещения, или
(b) возникает непригодность из-за образования токсичного газа.

Для испытаний FR среднее доступное время эвакуации было более чем в 15 раз больше, чем для людей, находящихся в помещении без антипиренов.

Следовательно, что касается производства продуктов сгорания,

Количество материала, израсходованного при пожаре для испытаний на огнестойкость (FR), было меньше половины количества, потерянного в испытаниях на огнестойкость (NFR).
Испытания на огнестойкость показали, что количество тепла, выделяемого при пожаре, составляет 1/4 от количества тепла, выделенного при испытаниях на огнестойкость.
Общее количество токсичных газов, образовавшихся в ходе испытаний на пожар в помещении, выраженное в «эквивалентах CO», составляло 1/3 для продуктов FR по сравнению с продуктами NFR.
Образование дыма не сильно различается между испытаниями помещения на огнестойкость с использованием продуктов NFR и с продуктами FR.
Таким образом, в этих испытаниях антипирены снижали общую пожарную опасность.

Мировой спрос
В 2013 году мировое потребление антипиренов составило более 2 миллионов тонн.
Наибольшей коммерческой сферой применения импорта является строительный сектор.
Например, ему необходимы антипирены для труб и кабелей из пластмасс.

В 2008 году США, Европа и Азия потребили 1,8 миллиона тонн на сумму 4,20-4,25 миллиарда долларов США.

По словам Ceresana, рынок антипиренов растет из-за роста стандартов безопасности во всем мире и увеличения использования антипиренов.

Ожидается, что мировой рынок огнезащитных составов принесет 5,8 млрд долларов США.

В 2010 году Азиатско-Тихоокеанский регион был крупнейшим рынком антипиренов, на который приходилось примерно 41% мирового спроса, за ним следовали Северная Америка и Западная Европа.

Антипирены - это химические вещества, которые наносятся на материалы, чтобы предотвратить возникновение или замедлить рост огня.

Они используются во многих потребительских и промышленных товарах с 1970-х годов, чтобы уменьшить способность материалов к воспламенению.

Антипирены часто добавляют или наносят на следующие продукты.

Предметы интерьера, такие как поролон, обивка, матрасы, ковры, шторы и тканевые жалюзи.
Электроника и электрические устройства, такие как компьютеры, ноутбуки, телефоны, телевизоры и бытовая техника, а также провода и кабели.
Строительные материалы, включая электрические провода и кабели, а также изоляционные материалы, такие как пенополистирол и пенополиуретан.
Транспортные товары, такие как сиденья, чехлы и набивки для сидений, бамперы, верхние отсеки и другие детали автомобилей, самолетов и поездов.
Многие антипирены сняты с продажи или больше не производятся. Однако, поскольку они нелегко разрушаются, они могут оставаться устойчивыми в окружающей среде в течение многих лет. Они также могут биоаккумулироваться или накапливаться в организме людей и животных с течением времени.

Существуют ли разные типы антипиренов?
Существуют сотни различных антипиренов. Их часто разбивают на категории в зависимости от химической структуры и свойств.

Обычно антипирены группируются в зависимости от того, содержат ли они бром, хлор, фосфор, азот, металлы или бор.

Бромированные антипирены - содержат бром и являются наиболее широко используемыми антипиренами.

Используется во многих потребительских товарах, в том числе в электронике, мебели, строительных материалах и т. Д., И, помимо других эффектов, вызывает эндокринные нарушения.

Полибромированные дифениловые эфиры (ПБДЭ) - ПБДЭ не связываются химически с продуктами, к которым они добавляются (мебель, электроника и т. Д.), Поэтому они легко выделяются из этих продуктов и попадают в воздух и пыль. ПБДЭ могут снизить вес / длину ребенка при рождении и нарушить неврологическое развитие.

Тетрабромбисфенол A (TBBPA) - широко используется для изготовления компьютерных плат и электроники.

Также используется в некоторых тканях и бумаге или в качестве добавки к другим антипиренам.

Гексабромциклододекан (ГБЦД) - добавка, которая в основном используется в строительных материалах из пенополистирола.

Основной риск для человека связан с вымыванием продуктов и попаданием в пыль внутри помещений. Низкие уровни ГБЦД также были обнаружены в некоторых пищевых продуктах.

Фосфаторганические антипирены (OPFR) - С постепенным отказом от PBDE некоторые OPFR были определены как заменители.

Исследователи, поддерживаемые NIEHS, также изучают влияние на здоровье новых огнестойких альтернатив, которые выводятся на рынок.

Антипирены - это химические вещества, которые добавляются в промышленные материалы (например, текстиль и пластик), а также в отделочные материалы и покрытия для предотвращения горения или замедления распространения огня после возгорания (van der Veen and de Boer, 2012)

Галогенированные антипирены были серьезной проблемой для ученых в области здравоохранения и окружающей среды.

Огнезащитные химические вещества используются в коммерческих и потребительских товарах (таких как мебель и изоляция зданий), чтобы соответствовать стандартам воспламеняемости.

Не все антипирены вызывают беспокойство, но часто вызывают следующие типы:
(1) галогенированные антипирены, также известные как галогенорганические антипирены, которые содержат хлор или бром, связанный с углеродом, и
(2) фосфорорганические антипирены, содержащие фосфор, связанный с углеродом.

Антипирены замедляют или замедляют распространение огня, подавляя химические реакции в пламени или создавая защитный слой на поверхности материала.

Они могут быть смешаны с основным материалом (добавка антипиренов) или химически связаны с ним (реактивные антипирены).
Минеральные антипирены обычно являются добавками, в то время как фосфорорганические соединения могут быть реактивными или аддитивными.

Многие антипирены, обладая измеримой или значительной токсичностью, разлагаются на соединения, которые также являются токсичными, и в некоторых случаях продукты разложения могут быть основным токсичным агентом. Например, галогенированные соединения с ароматическими кольцами могут разлагаться на производные диоксина, особенно при нагревании, например, во время производства, пожара, переработки или воздействия солнца. Кроме того, полибромдифениловые эфиры с большим количеством атомов брома, такие как декабромдифениловый эфир (декаБДЭ), менее токсичны, чем производные пентабромдифенилового эфира с меньшим количеством атомов брома (таблица 4.4). Однако, поскольку производные пентабромдифенилового эфира более высокого порядка разлагаются биотически или абиотически, атомы брома удаляются, что приводит к более токсичным производным пентабромдифенилового эфира.

Кроме того, когда некоторые из галогенированных антипиренов, такие как производные пентабромдифенилового эфира, метаболизируются, они образуют гидроксилированные метаболиты, которые могут быть более токсичными, чем исходное соединение. Эти гидроксилированные метаболиты, например, могут сильнее конкурировать за связывание с транстиретином или другими компонентами тироидной системы, могут быть более мощными имитаторами эстрогена, чем исходное соединение, и могут более сильно влиять на активность рецептора нейромедиатора.

Когда срок службы продуктов с антипиренами подходит к концу, их обычно перерабатывают, сжигают или отправляют на свалку.

Вторичная переработка может привести к загрязнению рабочих и сообществ вблизи заводов по переработке, а также новых материалов галогенированными антипиренами и продуктами их распада. Электронные отходы, транспортные средства и другие продукты часто плавятся, чтобы переработать их металлические компоненты, и при таком нагреве могут образовываться токсичные диоксины и фураны.

Бромированные антипирены также могут изменять физические свойства пластмасс, что приводит к ухудшению характеристик переработанных продуктов.

При низком качестве сжигания также образуются и выделяются большие количества токсичных продуктов разложения.
Контролируемое сжигание материалов с галогенированными антипиренами является дорогостоящим, но существенно снижает выброс токсичных побочных продуктов.

Многие продукты, содержащие галогенированные антипирены, отправляются на свалки.

Добавки, в отличие от реактивных, антипиренов не связаны химически с основным материалом и легче выщелачиваются.

В некоторых странах наблюдалось выщелачивание бромированных антипиренов, включая производные пентабромдифенилового эфира, со свалок.

Конструкции полигонов должны обеспечивать улавливание фильтрата, который необходимо обрабатывать, но со временем эти конструкции могут ухудшиться.


Антипирены - это химические вещества, которые добавляют во многие материалы для повышения их пожарной безопасности.

Например, многие пластмассы легко воспламеняются, и поэтому их огнестойкость повышается за счет добавления антипиренов для снижения риска возгорания.

Антипирены - это химические вещества, которые добавляют к легковоспламеняющимся материалам, таким как дерево, пластик, бумага, резина или волокна, чтобы снизить вероятность их возгорания или предотвратить распространение огня.
Некоторые материалы, используемые в зданиях, предметы домашнего обихода, предметы первой необходимости и электроника, например бытовая техника, могут быть источниками пожара или вести к его распространению.

Если мы хотим вести безопасный и здоровый образ жизни, нам необходимо сделать эти материалы менее воспламеняемыми и уменьшить образование токсичных газов или веществ.
«Антипирен» - это общее название химикатов, используемых для удовлетворения этих целей и требований.

Виды антипиренов

Органические антипирены
Соединения брома
Соединения хлора
Фосфорные соединения и др.


Неорганические антипирены
Соединения сурьмы
Гидроксиды металлов
Соединения азота
Соединения бора и др.
Антипирены иногда называют аддитивными антипиренами или реактивными антипиренами, в зависимости от их функции.


Огнезащитные механизмы
Создание кислородоизолирующего слоя.
Пополнение и стабилизация генерируемых активных радикалов и подавление образования горючего газа.
Отвод тепла от горючих материалов (эндотермические реакции).
Карбонизация горящих частей для их иммобилизации и изоляции тепла и кислорода.
Образование инертных газов и разбавление горючих газов.


Опубликовано в сентябре 2020 г.

Антипирены - это материалы или химические вещества, которые используются для сдерживания или тушения распространения пламени в смолах, эластомерах, текстильных изделиях, покрытиях, клеях и герметиках.

Наиболее важными категориями продуктов являются бромированные соединения, фосфорорганические соединения, хлорированные соединения, тригидроксид алюминия, оксид сурьмы, соединения бора, гидроксид магния и «другие» огнестойкие продукты. В 2019 году наиболее важными видами огнестойких продуктов по объему были тригидроксид алюминия, на долю которого приходилось 38% всего рынка, за ним следовали фосфорорганические соединения (18%), бромированные соединения (17%) и оксиды сурьмы (9%). Ассортимент продукции сильно различается в зависимости от региона.

На производство огнестойких материалов в значительной степени влияют региональные правила и стандарты (и различия) для строительства и электрических / электронных приложений.

Увеличение количества пожаров в высотных зданиях во всем мире показало необходимость в улучшенных стандартах безопасности для облицовки алюминиевых композитных панелей, используемых в сайдинге (или метода модернизации старых строительных материалов [с более старыми стандартами] до более новых стандартов) с использованием антипиренов для улучшения безопасность. Некоторые антипирены, особенно бромированные антипирены, имеют ограниченное производство и потребление. Например, гексабромциклододекан (ГБЦД) больше не разрешается использовать в Японии (2014 г.), Европейском союзе (2015 г.) и Канаде (конец 2016 г.).

Огнезащитные составы играют важную роль в предотвращении и тушении пожаров. Строгие стандарты пожарной безопасности снижают пагубное воздействие пожаров на людей, имущество и окружающую среду.

Антипирены не только предотвращают возникновение пожара, но и при его возникновении замедляют распространение огня и увеличивают время возможности для безопасного побега.

Они могут означать разницу между жизнью и смертью.

замедлители горения - это вещества или соединения, которые добавляют к другим материалам, таким как пластмассы, покрытия и ткани, для предотвращения или замедления распространения огня.

Первые применения антипиренов появились еще до григорианского календаря.

Египтяне пропитывали древесину квасцами (сульфатом калия и алюминия) около 450 г. до н. Э. а бревна были окрашены уксусом около 360 г. до н. э. для повышения их огнестойкости.
С тех пор многие другие материалы использовались в качестве антипиренов, включая глину, волосы и гипс.
В 1735 году Обадия Уайльд получил британский патент 551 на смесь квасцов, буры (бората натрия) и сульфата железа, которую он использовал для улучшения огнестойкости бумаги и текстиля.
Его изобретение впервые было применено для повышения безопасности полотна, используемого в театрах и общественных зданиях.

Сегодня мировой спрос на антипирены превышает 2 миллиона тонн в год. Большая часть этого спроса поступает от мировой пластмассовой промышленности.

Поскольку все материалы на основе углерода горючие, а использование пластмасс широко распространено, необходимо снизить риск несчастных случаев, связанных с пожарами.

Если невозможно выбрать полимер, который по своей природе является антипиреном (например, полиамид), добавление антипирена является решением.

Антипирен может быть смешан с основным материалом или химически связан с ним. Вообще говоря, антипирены можно разделить на три группы:

(1) неорганические или минеральные антипирены и
(2) галогенированные соединения. Хотя характеристики галогенированной огнестойкости превосходны, многие из этих химикатов связаны с проблемами здоровья и окружающей среды.

В результате в прошлом были запрещены несколько бромированных и хлорированных антипиренов.
Примеры запрещенных соединений включают полихлорированные бифенилы (ПХД), полибромированные дифениловые эфиры (ПБДЭ) и декабромдифениловый эфир (декаБДЭ).

Компании, которые ищут менее токсичные продукты, часто пытаются внести изменения в материалы и конструкцию изделий или выбрать более безопасные (неорганические) химические вещества.

Примеры таких химикатов включают тригидроксид алюминия (ATH), смесь хунтитита и гидромагнезита и (ди) гидроксид магния (MDH).

Эти минеральные антипирены нетоксичны и работают за счет эндотермического разложения.

Это означает, что при определенной температуре соединения распадаются, поглощая тепло и выделяя водяной пар.

Образующиеся оксиды образуют защитный слой, который обеспечивает эффект подавления дыма.

Несмотря на очевидные преимущества минеральных антипиренов, не всегда можно заменить галогенированные антипирены.

Для достижения стандартов воспламеняемости в сложных областях применения необходимо добавлять минеральные антипирены в очень высоких дозах (до 80% масс.).

Одним из основных классов антипиренов, используемых для изготовления пластмассовых тканей, бумаги и дерева, является фосфор, фосфор-азот и фосфорно-галогеновые соединения, составляющие более одной трети общего дохода рынка от огнестойких добавок и с наибольшим ростом.

Коммерческие антипирены на основе фосфора включают некоторые неорганические соединения, а также как добавки, так и системы реактивного органического фосфора.

Эти материалы варьируются от простых солей до олигомерных соединений и охватывают как жидкости, так и твердые вещества.

Обзоры по этой теме можно найти в уже процитированных общих ссылках, а также приведены более подробные сведения для ряда отдельных соединений, обсуждаемых в этой статье.

Фосфорные антипирены обладают множеством механизмов действия, как в конденсированной, так и в паровой фазе, которые мы кратко рассмотрим.

Было показано, что некоторые антипирены на основе фосфора могут действовать как в паровой, так и в конденсированной фазе.

Наука находится в стадии развития, и многие нерешенные вопросы

Нерастворимый полифосфат аммония Когда фосфаты аммония нагреваются сами по себе под давлением аммиака или предпочтительно в присутствии мочевины, образуется относительно нерастворимый в воде полифосфат аммония [68333-79-9].

В зависимости от условий нагрева существуют две формы кристаллов. Форма I, продаваемая как ICL’s Phoschek P30 и используемая в основном в покрытиях, имеет более низкую линейную молекулярную массу, с началом потери веса ~ 240 ° C и относительно более растворима в воде. Форма II, продаваемая как Exolit AP422 компании Clariant и некоторыми другими европейскими и азиатскими производителями, имеет более высокий молекулярный вес, вероятно, сшитая, с началом потери веса ~ 270 ° C и гораздо более водостойкая.

Коммерческие продукты, доступные от ряда производителей, доступны с различными размерами частиц и поверхностными покрытиями или герметиками, такими как меламин-формальдегид или другие термореактивные смолы, чтобы препятствовать гидролизу. Эти тонкоизмельченные твердые вещества являются основными ингредиентами вспучивающихся огнезащитных красок и мастик. .

В таких составах полифосфат аммония считается катализатором.

Таким образом, когда вспучивающееся покрытие подвергается воздействию высокой температуры, полифосфат аммония дает фосфорную кислоту, которая затем взаимодействует с органическим компонентом, таким как пентаэритрит, с образованием углеродистого угля. Подробно описан химический состав.

Вспенивающий (газообразующий) агент, такой как меламин или хлорный воск, также присутствует для придания вспененного характера углю, таким образом образуя огнестойкий изолирующий барьер для защиты субстрата.
Кроме того, вспучивающиеся составы обычно содержат смолистые связующие, пигменты и другие наполнители.

Мастики являются родственными, но обычно более вязкими составами, предназначенными для нанесения толстыми слоями на балки, фермы и настил; они обычно содержат минеральные волокна для повышения когерентности.

Помимо хорошо зарекомендовавших себя покрытий, было проведено множество исследований, и в результате некоторой коммерциализации были получены вспучивающиеся составы для термопластов, в частности, для полиолефинов, этилен-винилацетатных и уретановых эластомеров.

Обуглившаяся смола может представлять собой полимер конденсации этиленмочевины и формальдегида, гидроксиэтилизоцианурат или пиперазин-триазиновый полимер.

В негорючих полимерах, таких как полипропилен, смешивание обуглившихся полимеров, таких как термопластичные полиуретаны, может заставить полифосфат аммония действовать как антипирен.
Недавно разработанные продукты триазин-пиперазин-морфолин обеспечивают повышенное образование угля с полифосфатом аммония в полиолефинах.

Полифосфат аммония также находит применение в качестве антипирена в жестких пенополиуретанах.


Антипирены относятся к различным химическим соединениям, добавляемым к воспламеняющимся материалам для создания слоя защиты от воспламенения, предоставляя больше времени для побега и для спасателей быстрого реагирования, чтобы спасти жизни и минимизировать материальный ущерб.

 

Поскольку необходимость снижения риска возгорания имеет решающее значение для многих областей применения бумаги и текстиля, антипирены широко используются в изделиях от предметов домашнего обихода (мягкая мебель, шторы, матрасы и т. Д.) До транспорта (тканевые сиденья, фильтрация воздуха и жидкостей, и другие компоненты) к строительным материалам (ковровое покрытие и стены) и др.

Каждое приложение имеет свои собственные потребности в огнезащитных составах, что создает уникальные проблемы для разработчиков.

Bu internet sitesinde sizlere daha iyi hizmet sunulabilmesi için çerezler kullanılmaktadır. Çerezler hakkında detaylı bilgi almak için Kişisel Verilerin Korunması Kanunu mevzuat metnini inceleyebilirsiniz.