Photodégradation des retardateurs de flamme bromés dans des matériaux textiles et plastiques

Photodegradation of brominated flame retardants in textile and plastic materials

• Auteur / Autrice : Amina Khaled
• Direction : Claire Richard, Mohamad Sleiman
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie Théorique, Physique, Analytique
• Date : Soutenance le 02/10/2018
• Etablissement(s) : Université Clermont Auvergne‎ (2017-2020)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences fondamentales (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Chimie de Clermont-Ferrand (Aubière, Puy-de-Dôme ; 2012-....)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Marc Chovelon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Agnès Rivaton
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alexandra Ter Halle, Xavier Allonas

Mots clés

Mots clés libres

Retardateurs de flamme bromés (RFBs)

Polybromodiphényléther (PBDEs)

Photodégradation

Polluants

Véhicules hors usage (VHUs)

Polystyrène

Brominated flame retardants (BFRs)

Polybrominated diphenylether (PBDEs)

Polystyrene

Photodegradation

Pollutants

End-of-life vehicles (ELVs)

Résumé

Ces travaux de thèse portent sur la photodégradation de retardateurs de flamme bromés  (RFB) : décabromodiphényléther (BDE -209), tétrabromobisphénol A (TBBPA), TBBPA bis (allyl) éther (TBBPA-BAE) et TBBPA bis (2,3-dibromopropyl) éther (TBBPA- DBPE) en milieu solide et dans des échantillons réels. Nous avons d’abord caractérisé par chromatographie en phase liquide-haute résolution couplée à la spectrométrie de masse (LC-HR-MS) le BDE-209 et ses produits de dégradation dans des échantillons de textiles issus de sièges auto des véhicules hors usage (VHUs) des années 90. Puis, nous avons mené des expériences prouvant que ces produits de dégradation étaient d’origine photochimique. Dans un deuxième temps, nous avons étudié l’effet du polystyrène sur la photodégradation du BDE-209, TBBPA et ses dérivés et l’effet de ces RFBs sur la photodégradation du polystyrène. Des analyses par différentes techniques spectroscopiques et chromatographiques (IR, ATR-FTIR, GC-MS, SEC) ont mis en évidence un net effet d’accélération réciproque. La SEC (chromatographie d’exclusion stérique) a révélé une augmentation drastique des coupures de chaîne du PS avec fragmentation. En outre, des photoproduits résultant de l'oxydation du PS et de sa bromation par Br· ont été observés pour la première fois. L’existence de ces sous-produits suggère un nouveau mécanisme de transformation de PS en présence de RFB. Certains de ces photoproduits migrent dans l’eau et l’air, pouvant causer une pollution environnementale.

The main objective of this PhD thesis was to evaluate the photodegradation of brominated flame retardants (BFRs): decabromodiphenyl ether (BDE-209), tetrabromobisphenol A (TBBPA), TBBPA bis (allyl) ether (TBBPA-BAE) and TBBPA bis(2,3-dibromopropyl) ether (TBBPA-DBPE) in solid medium and real samples. As a first step, we characterized by liquid chromatography high-resolution-mass spectrometry (LC-HR-MS) the BDE-209 and its degradation products in textile samples from car seats of end-of-life vehicles (ELVs) of the 1990s. Then we demonstrated that these products were formed by photodegradation. In a second step, we investigated the effect of polystyrene on the photodegradation of BDE-209, TBBPA and its derivatives and the effect of these RFBs on the photodegradation of polystyrene. Analyses carried out by chromatography and spectroscopy techniques (IR, ATR-FTIR, GC-MS, SEC) revealed significant and mutual acceleration effects. SEC (exclusion size chromatography) showed a drastic increase in chain breaks of PS. Morover, additional photoproducts that may result from PS oxidation and Br • bromination has been observed for the first time. The formation of these byproducts suggests a new PS transformation mechanism in the presence of BFR. Some of these photoproducts can migrate into water and air causing environmental pollution.