هل ينتج عن حرق الراتنج الفينولي أبخرة ضارة في الألعاب النارية؟

يخضع الراتنج الفينولي للتحلل الحراري عند حرقه وإنتاجهأول أكسيد الكربون، ثاني أكسيد الكربون، بخار الماء، المنتجات الفينولية (الفينول، الكريسول، الزيلينول)، والفورمالدهيد، مع ملف الانبعاثات الفعلي اعتمادًا على ظروف الاحتراق^{[1] [2] [3]}. في ظل الظروف الغنية بالأكسجين، يتم تقليل كميات المنتجات الفينولية بشكل كبير؛ في ظل ظروف نقص الأكسجين، تصبح المنتجات الفينولية وأول أكسيد الكربون مصدر القلق السام السائد^{[2] [3]}. وتوثق بيانات محطة أبحاث الإطفاء في المملكة المتحدة التي راجعها النظراء ذلكالمنتجات الفينولية، وليس الفورمالديهايد، هي الخطر السام الرئيسيغازات تحلل الفينول فورمالدهيد، مع خطورة سمية الفورمالديهايد صغيرة مقارنة بأول أكسيد الكربون والفينولات^[3]. تظهر الأبحاث أيضًا أن تركيبات الألعاب النارية المرتبطة بالراتنجات الفينولية لا يمكن أن تحترق بالكامل، مما يساهم في تلوث الجسيمات^[4]. إن الادعاء بأن الانبعاثات "ضئيلة" لا تدعمه الأدبيات المتاحة.

1. ما هو الراتنج الفينولي؟

راتنج الفينول فورمالدهايد (PF) هو بوليمر متصلد بالحرارة ينتج عن تفاعل الفينول مع الفورمالديهايد^[5]. في الألعاب النارية، يعمل كمواد رابطة ومكون للوقود، حيث يجمع المؤكسد وجزيئات الوقود معًا بينما يساهم في تفاعل الاحتراق^{[6] [7]}. تحدد الإرشادات التنظيمية مادة رابطة الراتنج الفينولية عندأقل من 10% وزناًمن مركب الألعاب النارية بموجب إطار المواد الكيميائية للألعاب النارية المعتمد من PHMSA^[8]. مخصصالراتنج الفينول للألعاب الناريةيتم تحديد الدرجة لحجم الجسيمات وملف المعالجة والتوافق مع تركيبات الألعاب النارية^[9].

2. ماذا يحدث عندما يتحلل الراتنج الفينولي؟

الراتنج الفينولي هو بوليمر مكون للفحم. يتضمن التحلل الحراري ما يلي:

• انهيار السلسلة الرئيسية:تنكسر جسور الميثيلين بين الحلقات العطرية، وتطلق الغازات^[1]
• تشكيل شار:تتكثف الهياكل العطرية في بقايا غنية بالكربون^[1][2]
• إطلاق المنتج الفينولي:الفينول، o- وp-cresols، 2:4- و2:6-xylenols، و2:4:6-trimethyl phenol هي المكونات الفينولية الرئيسية التي تم إطلاقها أثناء التحلل الحراري، مع أقصى إنتاج عند حوالي 460 درجة مئوية في النيتروجين؛ وجود الهواء يقلل بشكل كبير من كميات المنتجات الفينولية^[2]
• إطلاق الفورمالديهايد:تم اكتشافه فقط في نطاق 400 إلى 500 درجة مئوية، مع ارتفاع الحد الأقصى للإنتاج من 0.85 ملجم/جم في النيتروجين إلى 1.63 ملجم/جم في الهواء^[3]
• إطلاق أول أكسيد الكربون:الحد الأقصى للإنتاجية 76.0 مجم/جم عند 550 درجة مئوية في النيتروجين، ويرتفع إلى 240 مجم/جم عند 450 درجة مئوية في الهواء^[3]

3. ما يظهره الأدب في الواقع

مهم:هذه النتائج تفعللايعني أن المتفرج الموجود على مسافة آمنة يواجه مخاطر صحية كبيرة. أنها تعني أن المطالبة "الانبعاثات لا تذكر" هولا يدعمها الأدب. يعتمد التعرض الفعلي على المسافة والمدة والتركيبة وكفاءة الاحتراق. مصدر القلق الرئيسي السمي في غازات تحلل الفينول فورمالدهايد هوالمنتجات الفينولية وأول أكسيد الكربون، وليس الفورمالديهايد ^{[2] [3]}.

4. العوامل التي تؤثر على الانبعاثات

5. ما لا تدعي هذه المادة

• لا يوجد ادعاء بأن انبعاثات الراتنج الفينولية "ضئيلة" أو "آمنة".توثق الأدبيات المتاحة الاحتراق غير الكامل، وإطلاق ثاني أكسيد الكربون، وإطلاق المنتجات الفينولية في ظل ظروف معينة^{[2] [3] [4]}.
• لا يوجد ادعاء بأن الفورمالديهايد هو الخطر السام الأساسي.توثق بيانات محطة أبحاث الحرائق أن المنتجات الفينولية وأول أكسيد الكربون تهيمن على الحمل السام؛ خطر السمية الفورمالديهايد صغير نسبيا^[3].
• لا يوجد ادعاء بأن الفورمالديهايد يأتي فقط من المونومر المتبقي.وهو أيضًا منتج تحلل حراري ضمن نافذة من 400 إلى 500 درجة مئوية^[3].
• لا يوجد ادعاء بأن جميع درجات الراتنج الفينولية تؤدي أداءً متطابقًا.تعتمد الانبعاثات على التركيبة والمعالجة وظروف الاحتراق.
• لا توجد بيانات محددة لحالة العملاء أو مطالبات "لا توجد شكاوى".

6. اعتبارات السلامة والتنظيم

الحدود أولاً:الراتنج الفينولي، كما يباع، ليس مادة متفجرة. إن تركيبة الألعاب النارية التي تصبح جزءًا منها هي مادة متفجرة خاضعة للرقابة. وتشمل الأطر ذات الصلة NFPA 1124،قواعد تصنيع ونقل وتخزين الألعاب النارية ومنتجات الألعاب النارية(مع ملاحظة أنه تم سحب أحكام البيع بالتجزئة والتخزين للألعاب النارية الاستهلاكية جزئيًا منذ 2013-2014 وتم نقلها إلى NFPA 1 Fire Code)^[12]; ATF 27 CFR الجزء 555، التجارة في المتفجرات، بما في ذلك متطلبات تخزين الجزء الفرعي K^[13]; تصنيف PHMSA/DOT تحت رقم UN 0335 (القسم 1.3G)، وUN 0336 (القسم 1.4G)، وUN 0337 (القسم 1.4S)، وUN 0431 (مواد الألعاب النارية للأغراض المهنية)، مع إدراج الراتنج الفينولي (الاسم التجاري "Resinox") في قائمة المواد الكيميائية للألعاب النارية المعتمدة من PHMSA والتي تخضع لنسبة أقل من 10%. غطاء جزء الوزن^{[8] [14]}; CPSC 16 CFR 1507.2، المواد الكيميائية المحظورة لأجهزة الألعاب النارية الاستهلاكية^[14]; ومعيار APA 87-1، المُدرج بالإشارة إلى 49 CFR لتصنيف الألعاب النارية^[14].

7. معايير الجودة التي يجب طلبها قبل التقييم

8. الاستنتاج

كما تظهر الأقسام السابقة، ينتج الراتنج الفينولي منتجات تحلل يمكن تحديدها عند حرقها في الألعاب النارية، ولا تدعم الأدبيات العلمية الادعاء بأن الانبعاثات لا تذكر. تشتمل مجموعة المنتجات الموثقة على أول أكسيد الكربون، وثاني أكسيد الكربون، وبخار الماء، والمنتجات الفينولية (الفينول، والكريسولات، والزيلينول، وثلاثي ميثيل فينول)، والفورمالدهيد.^{[2] [3]}. تحدد بيانات محطة أبحاث الحرائق الحدود الرئيسية: يتم اكتشاف الفورمالديهايد فقط في نافذة تبلغ درجة حرارتها 400 إلى 500 درجة مئوية، مع ارتفاع الحد الأقصى للإنتاج من 0.85 ملجم/جم في النيتروجين إلى 1.63 ملجم/جم في الهواء؛ يصل إنتاج أول أكسيد الكربون إلى 76.0 ملجم/جم في النيتروجين عند 550 درجة مئوية و240 ملجم/جم في الهواء عند 450 درجة مئوية؛ والتقييم السام يخلص إلى ذلكتهيمن المنتجات الفينولية وأول أكسيد الكربون، وليس الفورمالديهايد، على الحمل السام ^[3]. إن توفر الأكسجين هو عنصر التحكم السائد: فالهواء يقلل بشكل كبير من كميات المنتجات الفينولية، بينما تزيد الظروف الغنية بالوقود من ثاني أكسيد الكربون والجسيمات^{[2] [3]}. تؤكد أبحاث الألعاب النارية التي تمت مراجعتها من قبل النظراء أن التراكيب المرتبطة بالراتنجات الفينولية لا يمكن أن تحترق بالكامل، وقد ثبت أن كيمياء المواد الرابطة البديلة تقلل من PM بنسبة 52.8٪ مقارنة بالفينول.^[4]. تحدد الإرشادات التنظيمية نسبة رابط PF بأقل من 10% من الوزن بموجب إطار عمل PHMSA^[8]. كل قيمة في هذه المقالة هي نتيجة منشورة أو مرتبطة بالتنظيم؛ ويجب تقييم أداء الانبعاثات في التركيبة الكاملة، ولا يُنسب إلى المادة الرابطة وحدها.

9. الخطوة التالية

إذا كنت تقوم بتقييمالراتنج الفينول للألعاب النارية لتطبيق حساس للانبعاثات، أرسل لنا:

• نوع التطبيق وصياغته
• نظام المؤكسد ونسبة
• خصائص الاحتراق المستهدف
• المتطلبات التنظيمية أو الانبعاثات
• الإطار التنظيمي المطبق (NFPA، ATF، PHMSA، CPSC، أو غيرها)
• الوثائق المطلوبة (TDS، COA، بيانات التطبيق)

سوف نقدم بيانات الملكية الخاصة بالصف.ملحوظة:يجب تقييم أداء الانبعاثات في صيغتك الكاملة، ولا يُنسب إلى الرابط وحده.

طلب TDS الراتنج الفينول وبيانات التطبيق →

مراجع

1. نوب، أ.؛ بيلاطس، لوس أنجلوسالراتنجات الفينولية: الكيمياء والتطبيقات والأداء. سبرينغر، برلين، 1985. ISBN 3-540-15039-0 (أعيد طبعه عام 2013).
2. وولي، WD. Wadley, AI "منتجات التحلل الحراري لشرائح الفينول فورمالدهايد. الجزء الأول: إنتاج الفينول والمواد ذات الصلة."ملاحظات أبحاث الحرائق 851محطة أبحاث الحرائق بالمملكة المتحدة 1970.[توثيق المنتجات الفينولية التي تمت دراستها بواسطة التحليل اللوني للغاز وقياس الطيف الكتلي عند 300 إلى 550 درجة مئوية في النيتروجين والهواء؛ المكونات الرئيسية الفينول، o- وp-كريسول، 2:4- و2:6-زيلينول، 2:4:6-ثلاثي ميثيل فينول؛ الحد الأقصى للعائد عند 460 درجة مئوية في النيتروجين؛ الهواء يقلل بشكل كبير من كميات المنتجات الفينولية.]
3. وولي، WD. وادلي، منظمة العفو الدولية "منتجات التحلل الحراري لشرائح الفينول فورمالدهايد. الجزء 2: إنتاج الفورمالديهايد وأول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون."ملاحظات أبحاث الحرائق 852محطة أبحاث الحرائق بالمملكة المتحدة 1970.[توثيق اكتشاف الفورمالديهايد فقط بين 400 و500 درجة مئوية؛ الحد الأقصى للإنتاجية هو 0.85 مجم/جم في النيتروجين ويرتفع إلى 1.63 مجم/جم في الهواء؛ الحد الأقصى لإنتاج أول أكسيد الكربون 76.0 ملجم/جم عند 550 درجة مئوية في النيتروجين يرتفع إلى 240 ملجم/جم عند 450 درجة مئوية في الهواء؛ يخلص التقييم السمي إلى أن خطر الفورمالديهايد السام صغير مقارنة بأول أكسيد الكربون والمنتجات الفينولية، ويبدو أن الفينولات هي الخطر السام الرئيسي.]
4. يو، ي.؛ يانغ، Z .؛ وانغ، ف. ليو، C.؛ Deng، L. "موثق بوليستر جديد صديق للبيئة لتقليل تلوث الجسيمات الناتجة عن احتراق الألعاب النارية."مجلة الإنتاج الأنظف، 2020.[توثيق أن الألعاب النارية التي تحتوي على راتنج الفينول كمواد رابطة لا يمكن حرقها بالكامل، مما يؤدي إلى تلوث الجسيمات؛ ساهمت مادة رابطة البوليستر الحيوية في تقليل PM بنسبة 52.8% مقارنة بالفينول.]
5. راتنا، D.دليل الراتنجات الحرارية. . . . آي سميذرز وينج للنشر، شوبيري، 2009.
6. كونكلينج، جا؛ موزيلا، ج.كيمياء الألعاب النارية: المبادئ الأساسية والنظرية، الطبعة الثالثة. مطبعة اتفاقية حقوق الطفل، بوكا راتون، 2019.
7. وزارة النقل الأمريكية / PHMSA.قائمة المواد الكيميائية المعتمدة للألعاب النارية. واشنطن العاصمة.[يمثل راتنج بايندروكس (الذي يعتبر أيضًا راتنج فينولي أو راتنج الفينول فورمالدهايد) أقل من 10 بالمائة من وزن المركب؛ الأسماء التجارية وحدها غير كافية لإيداعات التأليف.]
8. اورك كيميكال.الراتنج الفينول للألعاب النارية: نظرة عامة على المنتج.[خلفية المورد؛ يؤكد وظيفة الموثق وتحديد المواقع الصف الألعاب النارية.]
9. هوباي، ك.؛ وآخرون. "السمية النباتية للجسيمات الناتجة عن الحرق الخاضع للرقابة لأنواع مختلفة من الألعاب النارية." منشور خاضع لمراجعة النظراء، 2022 (تم الاستشهاد به 11+).[توثيق الانبعاثات السامة من جسيمات الألعاب النارية والآثار المسببة للسرطان المحتملة؛ مسار التعرض المعترف به ذي الصلة بالصحة.]
10. الأدبيات الفنية للبيئة البيئية المحلية (الصين، مفهرسة بـ CNKI).تحليل الغاز المنبعث من اختبار أداء الحرائق لمواد البناء. [توثيق الفينولات والفورمالدهيد والهيدروكربونات الكلية غير الميثان في الغازات المنبعثة من التحلل الحراري لمواد بناء الراتنج الفينولية.]
11. الرابطة الوطنية للحماية من الحرائق.NFPA 1124: كود تصنيع ونقل وتخزين الألعاب النارية والمواد النارية. كوينسي، MA: NFPA.[ملاحظة: تم سحب أحكام البيع بالتجزئة والتخزين للألعاب النارية الاستهلاكية جزئيًا منذ 2013-2014 وتم نقلها إلى NFPA 1 Fire Code؛ تأكيد قابلية تطبيق الطبعة الحالية.]
12. المكتب الأمريكي للكحول والتبغ والأسلحة النارية والمتفجرات (ATF).27 CFR الجزء 555: التجارة في المتفجرات، بما في ذلك متطلبات تخزين الجزء الفرعي K (القسم 555.218 جدول المسافات؛ القسم 555.221 عرض الألعاب النارية). واشنطن العاصمة.
13. وزارة النقل الأمريكية / PHMSA.الألعاب النارية: الموافقات المتفجرة(UN 0335 Division 1.3G؛ UN 0336 Division 1.4G؛ UN 0337 Division 1.4S؛ UN 0431 مقالات الألعاب النارية للأغراض المهنية، وفقًا لـ 49 CFR 172.101؛ معيار APA 87-1 مُدرج حسب المرجع). واشنطن العاصمة.[يغطي أيضًا قائمة المواد الكيميائية المحظورة الخاصة بأجهزة الألعاب النارية الاستهلاكية CPSC 16 CFR 1507.2.]