Identification et quantification des isocyanates générés lors de la dégradation thermique d'une peinture automobile à base de polyuréthane

La majorité des peintures automobile sont constituées de polyuréthanes. Ces polymères sont obtenus en faisant réagir des isocyanates avec des alcools. Lors de leur dégradation thermique, les polyuréthanes peuvent régénérer des isocyanates. Ces substances peuvent induire de l’asthme, des dermatites, des conjonctivites et des intoxications aiguës. Au Québec, plusieurs milliers de travailleurs sont susceptibles d’être exposés à la dégradation thermique de peintures automobile lors d’opérations de soudure, de meulage ou de coupe de pièces de carrosserie. Une approche systémique, permettant d’étudier les différentes phases de la combustion des polymères, a été développée et appliquée à la peinture automobile. Les résultats obtenus ont permis d’identifier les isocyanates susceptibles d’être générés lors de la combustion de la peinture. La première étape de l’approche systémique consistait à effectuer la pyrolyse du polymère dans la chambre d’ionisation d’un spectromètre de masse (Py/MS). Cette expérience, effectuée sous vide, a permis d’identifier les isocyanates générés lors du craquage thermique de la peinture. De l’isocyanate de méthylène, d’éthylène, de propyle et de butyle ainsi que de l’acide isocyanique ont été détectés. Pour réaliser les expériences de Py/MS, l’ionisation par bombardement d’atomes métastables (MAB) a été utilisée pour sa propriété de réduire considérablement la fragmentation survenant lors de l’ionisation, ce qui a facilité l’interprétation des résultats. La deuxième étape de l’approche systémique consistait à pyrolyser la peinture, en atmosphère inerte, dans une fournaise de laboratoire de type DIN 53436. Lors de cette expérience, effectuée à pression atmosphérique, les isocyanates générés lors du craquage thermique sont demeurés dans le milieu réactionnel suffisamment longtemps pour qu’une fraction de ces derniers puisse se transformer suite à des réactions intra- ou intermoléculaires. L’acide isocyanique (HNCO), le diisocyanate du 1,6-hexaméthylène (HDI), les isocyanates aliphatiques linéaires allant de l’isocyanate de méthyle (Me-i) à l’isocyanate de n-hexyle (Hex-i), les isocyanates alcéniques allant de l’isocyanate de propylène à l’isocyanate d’hexylène et différents isomères de structures de ces substances ont pu être ainsi détectés. Lors de la troisième étape de l’approche systémique, la combustion de la peinture, avec flamme, a été effectuée dans la fournaise DIN 53436 pour observer l’effet de l’oxygène sur l’émission des isocyanates. Uniquement les isocyanates détectés lors de l’étape précédente ont été observés, mais à de plus faibles concentrations. Une technique d’échantillonnage permettant de collecter les huit isocyanates (HNCO, HDI, Me-i à Hex-i) émis le plus abondamment lors de la dégradation thermique de la peinture a été développée et validée en laboratoire. Cette technique utilise des cassettes contenant deux filtres de fibre de verre imprégnés d’un agent de dérivation, le 1-(2-méthoxyphényl)pipérazine (MOPIP). L’analyse des dérivés MOPIP des isocyanates est effectuée par chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse et les limites de détection pour les différents isocyanates se situent entre 0,37 et 0,60 μg de fonctions NCO par m3 d’air.

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