thumb|upright=1.4|Test comparatif entre du polyuréthane non traité (en haut) et le même produit traité au retardateur de flamme (en bas).
Les retardateurs de flamme sont une classe d’additifs utilisés pour minimiser les risques d'incendie des produits polymériques. De nombreux retardateurs de flamme sont suspectés d'avoir des effets délétères pour la santé et l'environnement en raison de leur teneur en PFAS. Certains retardateurs de flamme sont retrouvés dans des concentrations croissantes chaque année dans la poussière des maisons, dans le sang et dans le lait maternel.
Description Les retardateurs de flamme sont utilisés depuis le début du pour prévenir les risques d'incendies des matières dérivées de la pétrochimie. La production mondiale toutes molécules confondues a atteint de tonnes en 2016.
PCB
PBB
PBDE
HBCD
TBBPA
Produits organophosphorés
Principe de fonctionnement Les mécanismes basiques d'ignifugeage varient en fonction du retardateur de flamme et du substrat. Les produits chimiques ignifuges additifs et réactifs peuvent tous deux fonctionner en phase vapeur (gazeuse) ou condensée (solide). Les réactions de combustion sont des réactions d'oxydoréduction qui font intervenir des radicaux libres.
Dégradation endothermique Certains composés se décomposent endothermiquement lorsqu'ils sont soumis à des températures élevées. Les hydroxydes de magnésium et d'aluminium en sont un exemple, de même que divers carbonates et hydrates tels que les mélanges de huntite et d'hydromagnésite. La réaction élimine la chaleur du substrat, refroidissant ainsi le matériau. L'utilisation d'hydroxydes et d'hydrates est limitée par leur température de décomposition relativement faible, ce qui limite la température de traitement maximale des polymères (typiquement utilisés dans les polyoléfines pour les applications de fils et de câbles).
Protection thermique (phase solide) Un moyen d'empêcher l'étalement de la flamme sur le matériau lors de la pyrolyse est de créer une barrière d'isolation thermique entre les pièces en feu et non brûlées. Des additifs intumescents sont souvent utilisés. Leur rôle est de transformer la surface du polymère en couche non conductrice, qui sépare la flamme du matériau et ralentit le transfert de chaleur vers le carburant non brûlé et limite ainsi sa dégradation. Les agents ignifuges à base de phosphate inorganique et organique non halogénés agissent généralement à travers ce mécanisme en générant une couche polymère d'acide phosphorique carbonisé.
Dilution de phase gazeuse Les gaz inertes (le plus souvent le dioxyde de carbone et l'eau) produits par la dégradation thermique de certains matériaux agissent comme diluants des gaz combustibles, abaissant leurs pressions partielles et la pression partielle de l'oxygène et ralentissent le taux de réaction.
Piégeage des radicaux libres en phase gazeuse Les retardateurs de flamme piègent les radicaux libres des gaz formés. Les matières chlorées et bromées subissent une dégradation thermique et libèrent du chlorure d'hydrogène et du bromure d'hydrogène ou, si elles sont utilisées en présence d'un synergiste comme le trioxyde d'antimoine ou des halogénures d'antimoine. Ceux-ci réagissent avec les radicaux H· et OH· hautement réactifs dans la flamme, entraînant une molécule inactive et un radical Cl· ou Br·. Le radical halogène est beaucoup moins réactif par rapport à H· ou OH· et a donc un potentiel beaucoup plus faible pour propager les réactions d'oxydation radicalaire de la combustion.
Sécurité incendie Les retardateurs de flamme sont généralement ajoutés aux produits manufacturés pour répondre aux normes d'inflammabilité pour les meubles, les textiles, l'électronique et les produits de construction comme l'isolation.
En 1975, la Californie a adopté le bulletin technique 117 (TB 117), qui exige que des matériaux tels que la mousse de polyuréthane utilisée pour remplir des meubles puissent résister à une petite flamme nue, équivalente à une bougie, pendant au moins douze secondes. Dans la mousse de polyuréthane, les fabricants de meubles ajoutent des additifs ignifugeants organiques halogènes. Bien qu'aucun autre État américain ne dispose d'une norme similaire, et en raison de l'importance du marché californien, de nombreux fabricants produisent des objets répondant au qu'ils distribuent à travers les États-Unis. La prolifération des ignifugeants, et surtout des ignifugeants organiques halogènes, dans les meubles à travers les États-Unis et dans le monde, est fortement liée au .
En réponse aux préoccupations concernant les répercussions sur la santé des ignifugeants dans les meubles rembourrés, en , la Californie a proposé de modifier le . Les tissus recouvrant les meubles rembourrés devraient résister à un test de brûlure et non plus les mousses de rembourrage. Le gouverneur Jerry Brown a signé la version du TB117-2013 modifiée en novembre et il est entré en vigueur en 2014. Le règlement modifié ne mentionne pas explicitement de réduction de l'utilisation des ignifugeants.
En Europe, les normes de sécurité incendie pour le mobilier varient d'un pays à l'autre. Elles sont les plus strictes au Royaume-Uni et en Irlande. D'une manière générale, la comparaison des différents tests de résistance au feu dans le monde pour les meubles indiquerait que le test californien est un des moins exigeants. Le test britannique est plus restrictif suivi du test . L'un des tests d'inflammabilité les plus exigeants dans le monde entier est probablement le test de l'aviation fédérale des États-Unis pour les sièges d'avion qui implique l'utilisation d'un brûleur de kérosène. Une étude conduite par Greenstreet Berman en 2009 à la demande du gouvernement britannique, a montré que, entre 2002 et 2007, à la suite de l'adoption du règlement britannique sur la sécurité incendie et l'ameublement en 1988, il avait été enregistré une réduction moyenne de , non mortels et de moins chaque année.
Efficacité L'efficacité des produits chimiques ignifuges pour réduire l'inflammabilité des produits de consommation dans les incendies de maisons est contestée. Les avocats de l'industrie des retardateurs de flamme, tels que l', se basent sur une étude du Bureau national des normes indiquant qu'une pièce remplie de produits ignifugés (une chaise rembourrée en mousse de polyuréthane et plusieurs autres objets, y compris une armoires et de l'électronique) présentaient une fenêtre de temps 15 fois plus grande pour les occupants pour s'échapper de la pièce que dans une pièce similaire sans retardateurs de flamme. Cependant, certains critiques, y compris l'auteur principal de l'étude, estiment que les quantités d'additifs ignifuges utilisées dans l'étude de 1988 étaient beaucoup plus élevées que les niveaux requis par le , bien que ces niveaux soient parfois utilisés dans des produits commercialisés.
Une autre étude a conclu que les agents ignifugeants sont un outil efficace pour réduire les risques d'incendie sans créer d'émissions toxiques.
Plusieurs études réalisées dans les années 1980 ont testé les risques d'incendie dans une pièce entièrement meublée avec différents types de rembourrage et de remplissage, y compris avec des retardateurs de flamme. Les études se sont notamment intéressées au dégagement de chaleur maximum et au temps nécessaire avant ce dégagement de chaleur maximum, deux indicateurs clés du risque d'incendie. Ces études ont révélé que le type de revêtement de tissu avait une grande influence sur la facilité d'inflammation. Les études ont notamment conclu que les garnitures de coton étaient beaucoup moins inflammables que les garnitures de mousse de polyuréthane et qu'un revêtement intermédiaire permettait de réduire considérablement la facilité d'inflammation des meubles. Elles ont également constaté que bien que certaines formulations ignifuges avaient diminué la facilité d'inflammation, les retardateurs les plus élémentaires conforme au avaient eu très peu d'effets. Dans une des études, les obturations de mousse conformes au présentaient les mêmes temps d’inflammation que les mêmes garnitures en mousse sans additifs ignifuges. Un rapport de la n'a pas non plus démontré les avantages des coussins en mousse traités avec des ignifugeants conformes au dans des essais de mis à feu avec flammes nues et cigarettes. Cependant, d'autres scientifiques continuent de juger ce test à flamme ouverte fiable.
Toxicité
Contamination et toxicité chez l'homme Les PBDE sont des polluants devenus omniprésents dans l'environnement mondial, faisant que les niveaux de contamination corporelle d'organismes animaux et du corps humain ne cessent d'augmenter, avec des coïncidences notables en Chine, en Europe, au Japon et aux États-Unis entre la consommation de produits laitiers, de poissons et de fruits de mer et l'exposition humaine aux PBDE.
Les principales voies de contaminations sont l'inhalation de molécules ou de particulesSchreder E.D, Uding N & La Guardia M.J (2016) Inhalation a significant exposure route for chlorinated organophosphate flame retardants. Chemosphere, 150, 499-504. et l'ingestion de poussières et la consommation d'aliments contaminés.
La toxicité (effets cancérigènes) est connue depuis 1977. Une politique sécuritaire anti-inflamamabilités des produits textiles menant à l'abandon de matériaux traditionnels (laine, coton) pour les pyjamas d'enfants notamment a progressivement conduit à l'omniprésene de ces retardateurs en 1972. En jjanvier 1977, un article rédigé par Blum et al. alerte sur les effets cancérigènes de différents retardateurs de flamme : le TRIS-BP en premier lieu () mais aussi d'autres dont PBB et PCB. Le TRIS-BP, interdit en avril, est ausitôt remplaéé par un produit analogue, interdit à son tour. Le caractère mutagène du TRIS-BP est établi en 1977 et sa facilité d'absorption par le corps humain en 1978. En 2012, Arlene Blum réalise que le TRIS-BP a fait son retour sur le marché dans les mousses de canapé.
Le corps de presque tous les Américains testés présentent des traces de contamination par des retardateurs de flamme. Des recherches récentes (2017) ont relié une part de cette exposition à la poussière des téléviseurs, à la suite du chauffage des ignifugeants présents dans leur boîtier plastique. L'élimination imprudente des téléviseurs et d'autres DEEE (micro-ondes, ordinateurs...) augmente considérablement la contamination environnementale. Une étude récente menée par Harley (2010) sur les femmes enceintes d'une communauté d'immigrants à faible revenu, majoritairement mexicaines en Californie, a enregistré une diminution significative de la fécondité associée à l'exposition aux diphényléthers polybromés (PBDE). La même année, une autre étude (Chevrier ) a mesuré des concentrations de dix congénères du PBDE, de la thyroxine (T4) libre, de la T4 totale et de la thyréostimuline (TSH) chez enceintes autour de la de gestation. Les associations entre PBDE et libre et totale ont été jugées statistiquement insignifiantes. Cependant, les auteurs ont trouvé une association significative entre l'exposition aux PBDE et la baisse des taux de thyréostimuline pendant la grossesse, ce qui peut affecter la santé maternelle et le développement du fœtus, notamment cognitif.