Bromorganische Flammschutzmittel : Analytische Anforderungen und thermische Bildung von polybromierten Dibenzo-p-dioxinen und Dibenzofuranen

Dettmer, Fabian Tobias

Allein in Europa werden pro Jahr 64.000 t bromorganischer Flammschutzmittel (FSM) verarbeitet. Mehr als 80 aller flammgeschützten Kunststoffe werden im Elektro- und Elektronikbereich verbraucht, um die Entflammbarkeit der Produkte herabzusetzen. Am Ende des Lebenszyklus rückt jedoch die Frage der Umweltrelevanz und der Gesundheitsgefährdung durch die in den Elektrogeräten enthaltenen Stoffe in den Mittelpunkt. Durch die potentielle Bildung polybromierter Dibenzo-p-dioxine und Dibenzofurane (PBDD/F) limitieren bromorganische FSM dabei die Möglichkeiten des angestrebten, werkstofflichen Recyclings der Kunststoffe. Vor diesem Hintergrund leistet die Arbeit einen Beitrag zur Analytik, und klärt durch Brandsimulationen in einem zur BIS-Apparatur ähnlichen Röhrenofen bislang offene Fragen zur thermischen PBDD/F-Bildung von FSM und flammgeschützten Kunststoffen. Anhand der Identifikation von TBBP-S-bis-(2,3-dibrompropylether) in der Rückwand eines Fernsehers mit spektroskopischen (IR, NMR, MS) und gekoppelt chromatographisch-spektroskopischen Methoden (GC/MS, Py-GC/MS, HPLC/MS) sowie der Elementaranalyse wurde die erforderliche Vernetzung der instrumentellen FSM-Analytik gezeigt. Des weiteren wurde auf konditionierten Dünnschichtplatten ein schnelles Screeningverfahren auf 16 Klassen bromorganischer FSM entwickelt. Über die Verbrennung von TBBP-A, TBBP-S sowie deren Dibrompropyletherderivaten wurde der Einfluß des Molekülzentrums und der Peripherie auf die PBDD/F-Bildung ermittelt. Dabei ließen sich Mengen, Isomeren- und Kongenerenverteilungen der PBDD/F auf die Freisetzung relevanter Precursor zurückführen. Die Ergebnisse der Verbrennung spezieller FSM/Kunststoff-Kombinationen widerlegten die bisher geteilte Auffassung, daß dem polymer gebundenen TBBP-A keine signifikante Bedeutung für die PBDD/F-Bildung zukommt.

Brominated flame retardants (fr) have a large share of the polymer additive market. Approximately 64,000 t of these compounds are annually used in europe. More than eigthy percent of flame retarded polymers are already used by the electric and electronic industry, in order to reduce the flammability of many devices. At the end of the lifecycle of these devices questions about the environmental relevance and health risks of the inherent substances rise in importance. Due to the possible formation of polybrominated dibenzo-p-dioxins and dibenzofurans (pbdd/f) brominated FR predetermine the means of polymer recycling. Based on this background, this study improves analytical means for brominated fr and answers questions about the thermal pbdd/f formation of fr and flame retarded polymers by laboratory scale simulations. The identification of tbbp-s-bis-(2,3-dibromopropylether) in the back wall of a TV set by spectroscopic (IR, NMR, MS) and chromatographic spectroscopic methods (GC/MS, Py-GC/MS, HPLC/MS) as well as elemental analysis showed the necessity of linking the different fields of instrumental analytics. Furthermore, a rapid screening method for 16 types of brominated fr was developed by using conditioned thin layer plates. By combusting tbbp-a, tbbp-s as well as their dibromopropylether in a BIS analogueos furnace, it was possible to show the influence of the molecular center and its periphery on pbdd/f formation. Quantities, isomer and congener pattern could be traced back to the release of relevant precursor. Combustions of artifically flame retarded polymers refuted propositions that the polymeric tbbp-a does not have relevance for the thermal formation of pbdd/f. Moreover, the suppliance of hydrogen bromide showed the pbdd/f formation of PS, PE, phenolic and epoxy resins in a worst case scenario.

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Dettmer, Fabian Tobias: Bromorganische Flammschutzmittel : Analytische Anforderungen und thermische Bildung von polybromierten Dibenzo-p-dioxinen und Dibenzofuranen. 2000.

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