溴化阻燃剂含溴阻燃剂)是一种一群含的有机化合物的通称,这些有机化合物可作为阻燃剂使用,应用在塑胶及纺织品上的防火效果很好,是主要的化学阻燃剂之一。当燃烧发生时,溴化阻燃剂会生成氢溴酸,它会干扰在火焰当中所进行的氧化连锁反应。高活性的氢、氧与氢氧根自由基会与溴化氢反应成活性没那么强的溴自由基。[1][2]

溴化阻燃剂可抑制有机化合物的燃烧,常用在电子产品、衣服及家具中,以减少产品的可燃性。每年有约二百五十万英吨的溴化阻燃剂应用在聚合物中,其中单是多溴二苯醚英语Polybrominated diphenyl ethers(PBDE)的年使用量就超过了四万公吨。在1999年,北美就使用了约三万四千公吨的多溴二苯酚,是全球使用量最多的地区。不过,由北美生产,含阻燃剂的产品中,许多是销往全球的市场。电子产业是溴化阻燃剂最大的使用者。以电脑为例,电脑中就有以下部分会用到含溴阻燃剂:印刷电路板、零件(如连接器)、塑胶外壳及缆线。溴化阻燃剂也用在许多产品中,包括电视机的塑胶壳、地毯、涂料、沙发垫衬物、及厨房的电器。

溴化阻燃剂的防火效果极其良好,其应用层面相当广泛。溴化阻燃剂除了可以减少起火的可能性,也可以阻碍大火的蔓延。在火灾时,溴化阻燃剂可以拉长火灾初期的时间,而这也往往是人员较容易逃离的黄金时间。室内的火灾很容易因为产生足够的热,使得室内所有的可燃物都起火燃烧,这种情形称为闪燃,约在开始起火后数分钟发生。溴化阻燃剂可减缓燃烧的速度,减缓闪燃现象的出现,使人员有更多的时间可以逃生。

大部分溴化阻燃剂为脂溶性,容易累积在人体内[3]欧洲联盟有限制部分溴化阻燃剂的使用,多溴二苯醚英语Polybrominated diphenyl ethers(PBDE)中的五溴二苯醚英语Pentabromodiphenyl ether(PentaBDE)及八溴二苯醚英语Octabromodiphenyl ether(OctaBDE)已在2004年起禁止使用[4],在危害性物质限制指令(RoHS)中,多溴联苯(PBB)及多溴二苯醚(PBDE)的最大允许量均为0.1%。欧洲联盟有限制部分溴化阻燃剂的使用。绿色和平组织也在定期提出的《绿色电子企业评鉴》(Guide to Greener Electronics)中呼吁禁止溴化阻燃剂的使用[5]

化合物分类

利用有机合成的方式,可产生70多种不同化学性质的溴化阻燃剂。可分为以下几类:

  • 多溴二苯醚英语Polybrominated diphenyl ethers(PBDE),可细分为十溴二苯醚英语Decabromodiphenyl ether(DecaBDE)、八溴二苯醚英语Octabromodiphenyl ether(OctaBDE,目前已不生产)、五溴二苯醚英语Pentabromodiphenyl ether(PentaBDE,目前已不生产)。
  • 多溴联苯(PBB,目前已不生产)。
  • 含溴的环烃,如六溴环十二烷英语Hexabromocyclododecane
  • 四溴双酚A(TBBPA),用作塑料添加剂,有阻燃作用。

六溴环十二烷英语Hexabromocyclododecane(HBCD 或 HBCDD)是由十二个碳组成的环烷,环烷上连着六个溴原子。一般使用的六溴环十二烷其实是许多同分异构物的混合物,主要包含α-HBCD,β-HBCD和γ-HBCD。六溴环十二烷主要用于建筑业中的模塑聚苯乙烯(Expanded polystyrene,EPS)和挤塑聚苯乙烯(Extruded polystyrene, XPS])等泡沫塑料板,同时在纺织品涂料、电气和电子设备的耐冲击性聚苯乙烯树脂中也有广泛使用。六溴环十二烷对水生生物有毒。2013年11月,联合国环境署持久性有机污染物审查委员会正式将六溴环十二烷列入《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》名单,开始逐步限制并禁止其生产及使用。

四溴双酚A对水生生物有剧毒[6],四溴双酚A主要是作为印刷电路板的阻燃材质,由于四溴双酚A和电路板中的树脂形成化学键结,电路板不会释放四溴双酚A,因此认为此应用不影响环境或人体健康。四溴双酚A也是ABS树脂的添加物之一。

塑胶中溴化阻燃剂的种类及比例

以下是塑胶中使用的溴化阻燃剂种类及比例[7]:

聚合物 阻燃剂种类 比例 [%]
聚苯乙烯 HBCD 0.8–4
耐冲击性聚苯乙烯 DecaBDE, 含溴的聚苯乙烯 11–15
环氧树脂 TBBPA 0-0.1
聚酰胺 DecaBDE, 含溴的聚苯乙烯 13–16
聚烯烃 DecaBDE, 二溴苯乙烯 5–8
聚氨酯 无含溴的阻燃剂
聚对苯二甲酸酯树脂 含溴的聚苯乙烯 8–11
不饱和聚酯 TBBPA 13–28
聚碳酸酯 含溴的聚苯乙烯 4–6
苯乙烯共聚物 含溴的聚苯乙烯 12–15

参考

  1. ^ Green, Joseph. Mechanisms for Flame Retardancy and Smoke suppression -A Review. Journal of Fire Sciences. 1996, 14 (6): 426–442. doi:10.1177/073490419601400602. 
  2. ^ Kaspersma, Jelle; Doumena, Cindy; Munrob Sheilaand; Prinsa, Anne-Marie. Fire retardant mechanism of aliphatic bromine compounds in polystyrene and polypropylene. Polymer Degradation and Stability. 2002, 77 (2): 325–331. doi:10.1016/S0141-3910 (02)00067-8 请检查|doi=值 (帮助). 
  3. ^ 绿色和平呼吁电子企业无毒化
  4. ^ Directive 2003/11/Ec of the European Parliament and of the Council of 6 February 2003 amending for the 24th time Council Directive 76/769/EEC relating to restrictions on the marketing and use of certain dangerous substances and preparations (pentabromodiphenyl ether, octabromodiphenyl ether). Official Journal of the European Union 15.2.2003.
  5. ^ Guide to Greener Electronics - 9th Edition
  6. ^ Record of Tetrabromobisphenol A in the GESTIS Substance Database from the IFA英语Institute for Occupational Safety and Health, accessed on 2008/2/15
  7. ^ Pedro Arias (2001): Brominated flame retardants – an overview. The Second International Workshop on Brominated Flame Retardants, Stockholm