Bromiertes Styrol-Butadien-Copolymer

Bromiertes Styrol-Butadien-Copolymer ist ein Styrol-Butadien-Kautschuk, welcher durch nachträgliche Bromierung der verbleibenden Doppelbindung am Butadien flammhemmende Eigenschaften aufweist. Es ist ein polymeres Flammschutzmittel und wird auch als PolyFR oder pFR (FR von englisch flame retardant) bezeichnet.

Strukturformel
Allgemeines
Name	Bromiertes Styrol-Butadien-Copolymer
Andere Namen	pFR Polymeric FR PolyFR
CAS-Nummer	1195978-93-8
Monomere/Teilstrukturen	Styrol, Butadien
Qualitative Summenformel	(C8H8)x(C4H6Br2)y(C4H6Br2)z(C8H8)x
Kurzbeschreibung	transparenter Feststoff oder weißes bis beiges Pulver
Eigenschaften
Aggregatzustand	fest
Dichte	2,55–2,65 g·cm^−3
Schmelzpunkt	>250 °C (Zersetzung)
Löslichkeit	nahezu unlöslich in Wasser
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung keine GHS-Piktogramme H- und P-Sätze H: keine H-Sätze P: keine P-Sätze
Toxikologische Daten	> 2000 mg·kg^−1 (LD50, Ratte, oral)
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Es weist eine gute Mischbarkeit mit Polystyrol auf und erlaubt die Herstellung von stabilen Schäumen. Eingesetzt wird es als Flammschutzmittel in expandiertem (EPS) und extrudierten (XPS) Polystyrol. Damit stellt es eine Alternative zu Hexabromcyclododecan, welches seit 2015 nach dem Stockholmer Übereinkommen verboten ist, dar.

Geschichte

Entwickelt und patentiert wurde das Material von Dow. Hergestellt wird es von den Lizenznehmern Chemtura, Albemarle Corporation und Israel Chemicals, die es unter den Namen Emerald Innovation™ 3000, GreenCrest und FR-122P vertreiben. Kommerzielle Typen besitzen eine molare Masse von rund 100.000 Gramm. Weltweit werden jährlich rund 26000 Tonnen des Flammschutzmittels hergestellt.

Nachweis

Zum Nachweis, welcher der Stoffe eingesetzt wurde, kann durch eine Extraktion von EPS- oder XPS-Stücken in Aceton und anschließender Röntgenfluoreszenzspektroskopie zwischen einer Ausrüstung mit Hexabromcyclododecan oder PolyFR unterschieden werden. Auch mit Kernspinresonanz (NMR) ist ein Nachweis möglich.

Umweltverhalten

Als stabiles, nahezu wasserunlösliches Polymer weist bromiertes Styrol-Butadien-Copolymer keine eigentliche akute Toxizität auf und ist beständig gegenüber chemisch-physikalischem und biologischem Abbau. Nach einer 2019 veröffentlichten Studie setzt reines bromiertes Styrol-Butadien-Copolymer bei intensiver UV-Strahlung oder langzeitiger Wärmeeinwirkung (60 °C) über bis zu 36 Wochen verschiedene, möglicherweise umweltrelevante Abbauprodukte frei. Dies ist in all jenen Ländern in Betracht zu ziehen, in denen die Deponierung von Schaumstoffen zulässig ist, wenngleich die Ergebnisse einer weiteren Studie aus 2019 darauf hindeuten, dass die akute Toxizität der Abbauprodukte gegenüber Wasserorganismen eher begrenzt ist oder gar nicht auftritt. Der Branchenverband steht Studien an reinem bromierten Styrol-Butadien-Copolymer (unter Zugabe von Wasser) und den daraus gezogenen Schlüssen in Bezug auf das Abbauverhalten kritisch gegenüber, da das Flammschutzmittel in Schaumstoffen durch die Polystyrolmatrix geschützt wird. Abgesehen davon weisen sie darauf hin, dass in den genannten Studien keine bedeutenden akuten Auswirkungen gefunden wurden.

Literatur

• US EPA: Flame Retardant Alternatives for Hexabromocyclododecane (HBCD), 2014, 230 S.

Einzelnachweise

1. BASF: , 2014, S. 3.
2. (Memento vom 18. April 2015 im Internet Archive) bei ICL Industrial, abgerufen am 11. Juli 2014.
3. P. Rantuch, J. Martinka: The Appropriate Fire Retardant for Application in Expanded Polystyrene, 2013.
4. INEOS Styrenics: Analysis of Alternatives – HBCDD Use in EPS for Building Applications, S. 8.
5. BASF: First Styrodur plant completely switched to new flame retardant@1@2Vorlage:Toter Link/basf.com (Seite nicht mehr abrufbar, festgestellt im Juni 2023. Suche in Webarchiven.), 19. Mai 2014.
6. US EPA: (Memento vom 10. April 2021 im Internet Archive), S. 4–108, 4–121.
7. Dow implements polymeric flame retardant in Japanese XPS plants. In: Additives for Polymers. 2014, 2014, S. 8, doi:10.1016/S0306-3747(14)70076-4.
8. Dow: (Memento vom 14. August 2018 im Internet Archive), abgerufen am 14. Februar 2016.
9. Frank Esposito: Dow Chemical licenses polymeric flame retardant technology, Plastics News, 22. Juli 2013.
10. Sicherheitsdatenblatt von FR-122P Compacted bei ICL Industrial, abgerufen am 30. Mai 2017.
11. Datenblatt von FR-122P bei ICL Industrial, abgerufen am 11. Juli 2014.
12. Laura Minet, Arlene Blum, Seth R. Fernández, Kathryn M. Rodgers, Veena Singla: High Production, Low Information: We Need To Know More About Polymeric Flame Retardants. In: Environmental Science & Technology. 2021, doi:10.1021/acs.est.0c08126. 
13. M. Schlummer, J. Vogelsang, D. Fiedler, L. Gruber, G. Wolz: Rapid identification of polystyrene foam wastes containing hexabromocyclododecane or its alternative polymeric brominated flame retardant by X-ray fluorescence spectroscopy. In: Waste Management & Research 33, 2015, S. 662–670, doi:10.1177/0734242X15589783.
14. D. Jeannerat, M. Pupier, S. Schweizer, Y. N. Mitrev, P. Favreau, M. Kohler: Discrimination of hexabromocyclododecane from new polymeric brominated flame retardant in polystyrene foam by nuclear magnetic resonance. In: Chemosphere 144, 2016, S. 1391–1397, doi:10.1016/j.chemosphere.2015.10.021, PMID 26492426.
15. Christoph Koch, Milen Nachev, Julia Klein, Daniel Köster, Oliver J. Schmitz, Torsten C. Schmidt, Bernd Sures: Degradation of the Polymeric Brominated Flame Retardant “Polymeric FR” by Heat and UV Exposure. In: Environmental Science & Technology. 2019, doi:10.1021/acs.est.8b03872.
16. Christoph Koch, Bernd Sures: Ecotoxicological characterization of possible degradation products of the polymeric flame retardant “Polymeric FR” using algae and Daphnia OECD tests. In: Science of the Total Environment. 2019, doi:10.1016/j.scitotenv.2018.11.207.
17. BSEF Response to Inaccurate Environmental Health News article (United States) on Polymeric Flame Retardants. Bromine Science and Environmental Forum, 2019.
18. (Memento vom 20. Februar 2021 im Internet Archive). Dow Performance Building Solutions, 22. Jänner 2019.
19. BSEF response to publication “Ecotoxicological characterization of possible degradation products of the polymeric flame retardant “Polymeric FR” using algae and Daphnia OECD tests”. Bromine Science and Environmental Forum, 2019.