สารหน่วงการติดไฟประเภทโบรมีน

สารหน่วงการติดไฟประเภทโบรมีน (, BFRs) คือสารประกอบออร์กาโนโบรมีนที่มีฤทธิ์ยับยั้งปฏิกิริยาเคมีจากการเผาไหม้และมักลดความไวไฟของผลิตภัณฑ์ที่มีสารดังกล่าว สารหน่วงการติดไฟประเภทโบรมีนที่วางจำหน่ายในเชิงพาณิชย์มีส่วนแบ่งการตลาดประมาณร้อยละ 19.7 สารเหล่านี้มีประสิทธิภาพในการใช้กับพลาสติกและสิ่งทอ เช่น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เสื้อผ้า และเฟอร์นิเจอร์

 ประเภทของสารประกอบ 
สารหน่วงไฟประเภทโบรมีนหลายชนิดถูกสังเคราะห์ขึ้นโดยมีคุณสมบัติทางเคมีที่แตกต่างกันมาก ซึ่งมีหลายกลุ่มดังนี้Michael J. Dagani, Henry J. Barda, Theodore J. Benya, David C. Sanders: Bromine Compounds, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2002, Wiley-VCH, Weinheim. 

 โพลีโบรมีนไดฟีนิลอีเทอร์ (PBDE): DecaBDE, OctaBDE (ไม่มีการผลิตอีกต่อไป), PentaBDE (ไม่มีการผลิตอีกต่อไป เป็นสารหน่วงไฟประเภทโบรมีนตัวแรกที่วางจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ในช่วงคริสต์ทศวรรษ 1950)
 โพลีโบรมีนไบฟีนิล (PBB) ไม่มีการผลิตอีกต่อไป
 ไซโคลไฮโดรคาร์บอนโบรมีน
 สารหน่วงไฟประเภทโบรมีนอื่น&hairsp;ๆ ที่มีคุณสมบัติและกลไกที่แตกต่างกัน

เดคาโบรโมไดฟีนิลอีเทอร์ (decabromodiphenyl ether, Deca-BDE หรือ DeBDE) - ในเดือนสิงหาคม ค.ศ. 2012 เจ้าหน้าที่ของสหราชอาณาจักรได้เสนอให้เดคาโบรโมไดฟีนิลอีเทอร์ (Deca-BDE หรือ DeBDE) เป็นสารที่ต้องได้รับการอนุมัติภายใต้ระเบียบของสหภาพยุโรปที่ควบคุมการผลิตและนำเข้าสารเคมี (REACH) เมื่อวันที่ 5 กรกฎาคม 2013 สำนักงานสารเคมีแห่งยุโรป (ECHA) ได้ถอน Deca-BDE ออกจากรายการสารที่จำเป็นต้องขออนุญาตภายใต้ REACH จึงทำให้การปรึกษาหารือสาธารณะต้องยุติลง เมื่อวันที่ 1 สิงหาคม 2014 ECHA ได้ยื่นข้อเสนอข้อจำกัดของ Deca-BDE โดยจำกัดในการผลิต การใช้ และการวางจำหน่ายในตลาดของสารดังกล่าวและของส่วนผสมและสิ่งของที่ประกอบด้วยสารดังกล่าว เมื่อวันที่ 17 กันยายน 2014 ECHA ได้ยื่นรายงานข้อจำกัดซึ่งถือเป็นการเริ่มต้นการปรึกษาหารือสาธารณะเป็นเวลาหกเดือน เมื่อวันที่ 9 กุมภาพันธ์ 2017 คณะกรรมาธิการยุโรปได้นำระเบียบข้อบังคับ EU 2017/227 มาใช้ โดยข้อ 1 ของข้อบังคับนี้ระบุว่าข้อบังคับ (EC) หมายเลข 1907/2006 ได้รับการแก้ไขเพื่อรวมถึงการห้ามใช้ decaBDE ในปริมาณมากกว่า 0.1% โดยน้ำหนัก โดยจะมีผลบังคับใช้ตั้งแต่วันที่ 2 มีนาคม 2019 ผลิตภัณฑ์ที่วางจำหน่ายก่อนวันที่ 2 มีนาคม 2019 จะได้รับการยกเว้น นอกจากนี้ การใช้ decaBDE ในเครื่องบินยังได้รับอนุญาตจนถึงวันที่ 2 มีนาคม 2027

เฮกซาโบรโมไซโคลโดเดคเคน (HBCD หรือ HBCDD) เป็นสารที่มีโครงร่างเป็นวงซึ่งประกอบด้วยอะตอมคาร์บอน 12 อะตอม โดยมีอะตอมโบรมีน 6 อะตอมเชื่อมกับวงแหวน HBCD ที่ใช้ในเชิงพาณิชย์นั้นเป็นส่วนผสมของไอโซเมอร์ที่แตกต่างกัน HBCD เป็นพิษต่อสิ่งมีชีวิตในน้ำ อนุสัญญาสตอกโฮล์มของโครงการสิ่งแวดล้อมแห่งสหประชาชาติ (UNEP) ได้ระบุ HBCD ในรายการที่ต้องถูกยกเลิกการใช้ แต่ยกเว้นให้มีการใช้ชั่วคราวในโฟมฉนวนโพลีสไตรีนในอาคารได้The final decision is available on the UNEP Stockholm Convention website here: 

เตตระโบรโมบิสฟีนอลเอ (Tetrabromobisphenol A, TBBPA หรือ TBBP-A) จากการทดลองในปลาม้าลาย (Danio rerio) พบว่าในระยะการเจริญ TBBPA อาจเป็นพิษมากกว่าบิสฟีนอลเอ (BPA) หรือสารประกอบเตตระโบรโมบิสฟีนอลเอไดเมทิลอีเทอร์ (TBBPA dimethyl ether) ที่ได้จากการสลายตัว สารนี้ส่วนใหญ่ใช้ในแผงวงจรพิมพ์โดยเป็นสารหน่วงการติดไฟแบบทำปฏิกิริยา จากที่ TBBPA มีการจับยึดทางเคมีกับเรซินของแผงวงจรพิมพ์ จึงถูกปล่อยออกได้น้อยกว่าที่เป็นของผสมแบบง่าย&hairsp;ๆ ที่นำมาใช้ในโฟม ดังนั้นการประเมินความเสี่ยงของสหภาพยุโรปในปี 2005 จึงสรุปว่า TBBPA ไม่ก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อสุขภาพของมนุษย์ในการใช้งานดังกล่าว นอกจากนี้ TBBPA ยังใช้เป็นสารเติมแต่งในอะคริโลไนไตรล์-บิวทาไดอีน-สไตรีน (ABS) อีกด้วย

 ส่วนประกอบในพลาสติก 
ส่วนประกอบของสารหน่วงการติดไฟโบรมีนในพอลิเมอร์ประเภทต่าง&hairsp;ๆ:Pedro Arias (2001): Brominated flame retardants – an overview. The Second International Workshop on Brominated Flame Retardants, Stockholm
 พอลิเมอร์ ส่วนประกอบ [%] สารหน่วงไฟประเภทโบรมีน โฟมพอลิสไตรีน 0.8–4 HBCD พอลิสไตรีนทนแรงกระแทกสูง 11–15 DecaBDE, พอลิสไตรีนโบรมีน เรซินอีพอกซี 0-0.1 TBBPA พอลิเอไมด์ 13–16 DecaBDE, พอลิสไตรีนโบรมีน พอลิโอเลฟิน 5–8 DecaBDE, โพรพิลีนไดโบรโมสไตรีน พอลิยูรีเทน ไม่ปรากฏ ไม่มีสารหน่วงไฟประเภทโบรมีน พอลิเทเรฟทาเลต 8–11 พอลิสไตรีนโบรมีน พอลิเอสเทอร์ไม่อิ่มตัว 13–28 TBBPA พอลิคาร์บอเนต 4–6 พอลิสไตรีนโบรมีน สไตรีนโคพอลิเมอร์ 12–15 พอลิสไตรีนโบรมีน

 การผลิต 
ในปี ค.ศ. 2011 มีการขายสารหน่วงการติดไฟประเภทโบรมีนจำนวน 390,000 ตัน ซึ่งคิดเป็นร้อยละ 19.7 ของตลาดสารหน่วงการติดไฟTownsend Solutions Estimate, 

 ประเภทของการใช้งาน 
อุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์มีการใช้สารหน่วงการติดไฟประเภทโบรมีนมากที่สุด ในอุตสาหกรรมเครื่องคอมพิวเตอร์จะใช้ในส่วนประกอบหลักสี่ประการ ได้แก่ ในแผงวงจรพิมพ์ ในชิ้นส่วนต่าง&hairsp;ๆ เช่น ขั้วต่อ ในฝาครอบพลาสติก และในสายไฟฟ้า สารหน่วงการติดไฟประเภทโบรมีนยังใช้ในผลิตภัณฑ์อื่นมากมาย รวมถึงบางส่วนของฝาครอบพลาสติกของโทรทัศน์ พรม หมอน สี เบาะ และเครื่องใช้ในครัวเรือน

 การทดสอบสารหน่วงการติดไฟประเภทโบรมีนในพลาสติก 
จนกระทั่งเมื่อไม่นานนี้ การทดสอบ BFR ถือเป็นเรื่องยุ่งยาก จากรอบเวลาการทดสอบ ต้นทุน และระดับความเชี่ยวชาญที่จำเป็นสำหรับวิศวกรทดสอบทำให้ไม่สามารถดำเนินการคัดกรองส่วนประกอบในพลาสติกใด&hairsp;ๆ ในการผลิตหรือในสภาพแวดล้อมการรับรอง/ตรวจสอบผลิตภัณฑ์ได้

เมื่อไม่นานนี้ ด้วยการนำเครื่องมือวิเคราะห์ใหม่ ไอออนแอตแทชเมนต์แมสสเปกโทรเมตรี (Ion-attachment mass spectrometry, IA-Mass) มาใช้ ทำให้การคัดกรองวัสดุพลาสติกควบคู่ไปกับสายการผลิตเป็นไปได้ โดยมีรอบการตรวจจับ 5 นาทีและรอบการวัดปริมาณ 20 นาทีสำหรับการทดสอบและรับรองชิ้นส่วนพลาสติกขณะอยู่ในสายการประกอบ IA-Mass ระบุการมีอยู่ของโบรมีน (PBB, PBDE และอื่น&hairsp;ๆ) แต่ไม่สามารถระบุลักษณะของสารหน่วงการติดไฟประเภทโบรมีนทั้งหมดที่มีอยู่ในวัสดุพลาสติกที่มีหลายเฟสได้

ในเดือนกุมภาพันธ์ ค.ศ.  2009 สถาบันวัสดุอ้างอิงและการวัด (Institute for Reference Materials and Measurements, IRMM) ได้เผยแพร่เอกสารรับรองวัสดุอ้างอิง (certified reference material, CRM) สองฉบับเพื่อช่วยให้ห้องปฏิบัติการวิเคราะห์สามารถตรวจจับสารหน่วงไฟสองประเภทได้ดีขึ้น ได้แก่ พอลิโบรมิเนตเต็ดไดฟีนิลอีเทอร์ (PBDE) และพอลิโบรมิเนตเต็ดไบฟีนิล (PBB) วัสดุอ้างอิงทั้งสองได้รับการทำขึ้นเป็นพิเศษเพื่อให้มี PBDE และ PBB ทั้งหมดในระดับที่ใกล้เคียงกับขีดจำกัดทางกฎหมายที่กำหนดไว้ในข้อกำหนดสำหรับการควบคุมสารอันตราย (RoHS Directive) ซึ่งกำหนดไว้ที่ 1 กรัม/กิโลกรัมสำหรับผลรวมของ PBB และ PBDE

 ปัญหาสิ่งแวดล้อมและความปลอดภัย 
สารเคมีประเภทโบรมีนหลายชนิดถูกวิพากษ์วิจารณ์มากขึ้นในการนำมาใช้ในเครื่องเรือนภายในบ้านและในสถานที่ซึ่งเด็ก&hairsp;ๆ สัมผัสสารเหล่านี้ บางคนเชื่อว่า PBDE อาจส่งผลเสียต่อมนุษย์และสัตว์ ความกังวลที่เพิ่มมากขึ้นทำให้บางประเทศในยุโรปห้ามใช้สารเคมีดังกล่าวบางชนิด โดยปฏิบัติตามหลักการป้องกันซึ่งใช้เป็นการทั่วไปในยุโรป PBDE บางชนิดมีคุณสมบัติเป็นสารที่ละลายได้ดีในไขมันและสะสมในสิ่งมีชีวิต สามารถพบ PBDE ในมนุษย์ทั่วโลก

สารหน่วงการติดไฟโบรมีนบางชนิดถูกระบุว่าสามารถตกค้าง สะสมในสิ่งมีชีวิต และเป็นพิษต่อทั้งมนุษย์และสิ่งแวดล้อม และมีข้อสงสัยว่าจะทำให้เกิดผลกระทบต่อพัฒนาการทางระบบประสาทและรบกวนระบบต่อมไร้ท่อ ตัวอย่างเช่น ในยุโรป สารหน่วงการติดไฟโบรมีนที่ได้ผ่านระเบียบว่าด้วยสารเคมีของสหภาพยุโรป (Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals, REACH) แล้วต่อมาพบความเสี่ยง จึงมีการวางมาตรการจัดการความเสี่ยงที่เหมาะสม เช่นกรณีของการใช้ Penta-BDE และ Octa-BDE ในเชิงพาณิชย์

 ดูเพิ่ม 
 ทริส (2,3-ไดโบรโมโพรพิล) ฟอสเฟต

 อ้างอิง 

 อ่านเพิ่มเติม 








 แหล่งข้อมูลอื่น 
 Flame Retardants. MPI chemie.
 The International Bromine Council
 European Brominated Flame Retardant Industry Panel

หมวดหมู่:สารประกอบโบรมีน
หมวดหมู่:ออร์กาโนโบรไมด์
หมวดหมู่:สารหน่วงการติดไฟ