De juiste selectie van beschermende handschoenen op basis van een onderzoek naar de permeabiliteit van verschillende acrylaatmonomeren
Ter ondersteuning van het Pre-Production Notification (PMN)-programma van het Environmental Protection Agency's Office of Toxic Substances werden drie handschoenmaterialen geĆ«valueerd op hun weerstand tegen permeatie door multifunctionele acrylaatverbindingen via een programma van het Office of Research and Development. Verschillende recente PMN-rapporten behandelden multifunctionele acrylaten en permeatiegegevens voor dergelijke verbindingen zijn grotendeels niet beschikbaar. Om het permeatiegedrag beter te begrijpen, werden tests uitgevoerd met trimethylolpropaan triacrylaat (TMPTA), 1,6-hexaandioldiacrylaat (HDDA) en twee mengsels van HDDA met isooctylacrylaat (EHA). Vanwege de lage dampdruk en lage oplosbaarheid in water van deze verbindingen werden de tests uitgevoerd met siliconenrubber als opvangmedium volgens ASTM-methode F739-85. Butylrubber, natuurrubber en nitrilrubber werden gebruikt als testmateriaal bij 20Ā°C. Handschoenen van butylrubber, natuurrubber en nitrilrubber werden gebruikt als testmateriaal bij 20Ā°C. Onder de testomstandigheden bleken geen acrylaatverbindingen of -mengsels door butylrubber of nitrilrubber te dringen. Penetratie van natuurrubber werd waargenomen in tests met pure HDDA, 50% HDDA/50% EHA en 25% HDDA/75% EHA. Penetratie door natuurlijk rubber werd ook waargenomen voor TMPTA, maar werd slechts Ć©Ć©n keer waargenomen in drie tests na bemonsteringsintervallen van 360-480 minuten. Voor zuiver HDDA werd penetratie waargenomen gedurende 30-60 minuten bij een stationaire penetratiesnelheid van 0,92 mg/cm~2-min. Voor HDDA/EHA-mengsels werd de penetratie van beide mengselcomponenten gedetecteerd met hetzelfde bemonsteringsinterval voor elke test. De penetratie werd gedetecteerd gedurende 30-60 minuten voor 50/50-mengsels en voor 25/75-mengsels gedurende 15-30 tot 30-60 minuten. De penetratiesnelheden van HDDA in stationaire toestand waren iets hoger voor de mengsels dan voor pure HDDA, 1,02 mg/cm~2-min voor het 50/50-mengsel en 1,35 mg/cm~2-min voor het 25/75-mengsel. De lichte toename in penetratiesnelheden was te wijten aan de aanwezigheid van het sneller penetrerende EHA-draagmiddel, dat penetreerde met een snelheid van 11,7 mg/cm~2-min van het 50/50-mengsel en 11,7 mg/cm~2 -min en 20,0 mg/cm~2 -min van het 25/75-mengsel.
Krachtens sectie 5 van de Toxic Substances Control Act (Public Law 94-469) moet een potentiƫle fabrikant of importeur een pre-production notification indienen voordat hij een nieuwe chemische stof gaat vervaardigen of importeren. Het Office of Toxic Substances (OTS) van het Environmental Protection Agency (EPA) beoordeelt PMN's om de potentiƫle risico's voor de gezondheid van de mens te beoordelen die kunnen voortvloeien uit blootstelling van de huid of inademing tijdens de vervaardiging, de verwerking of het eindgebruik van de chemische stof. Het OTS moet in staat zijn om de geschiktheid van de aanbevelingen voor beschermende kleding en de ondersteunende gegevens die door de indiener van de PMN zijn verstrekt, te beoordelen in die gevallen waarin beschermende kleding wordt aanbevolen als middel om blootstelling van de huid tot een minimum te beperken. Het OTS gebruikt permeatiegegevens voor PMN-chemicaliƫn of vergelijkbare verbindingen om de permeatieweerstand van beschermende kleding bij gebruik te evalueren. Indieners van PMN zijn echter niet verplicht om gegevens te verstrekken die een aanvaardbare penetratieweerstand aantonen.
Verscheidene recente PMN-rapporten behandelen multifunctionele acrylaatverbindingen; een zoektocht in de literatuur en databanken toont echter aan dat permeatiegegevens voor dergelijke verbindingen grotendeels onbeschikbaar zijn. De beperkte gepubliceerde gegevens over gewone acrylaatverbindingen suggereren dat gewone handschoenmaterialen slecht bestand zijn tegen permeatie. Omdat de OTS permeatiegegevens nodig had over vier multifunctionele acrylaten, financierde het Office of Research and Development via zijn contractant Arthur D. Little deze studie om representatieve acrylaatverbindingen te onderzoeken. Het uitvoeren van deze permeatietests was echter geen routine vanwege de oplosbaarheid en fysische eigenschappen van de verbindingen. Net als veel organofosforpesticiden hebben multifunctionele acrylaten een lage dampdruk en een lage oplosbaarheid in water. Daarom moeten permeatietests worden uitgevoerd met andere opvangmedia dan die gespecificeerd in ASTM F739 - Water of inerte gassen. Siliconenrubberplaten met vaste opvangmedia zijn met succes gebruikt als alternatief opvangmedium voor ASTM F739 (1-3) en worden hier gebruikt. Voorafgaand aan de permeatietests is een methodeontwikkelingstaak uitgevoerd om het opvangvermogen en de efficiƫntie van siliconen voor acrylaatverbindingen te bepalen en methoden voor de extractie en kwantificering van de hoeveelheid opgevangen acrylaat te valideren.
Experimentele materialen en methoden:
Materialen:
De eigenschappen van twee multifunctionele acrylaten werden onderzocht met trimethylolpropaan triacrylaat (TMPTA) en 1,6-hexaandioldiacrylaat (HDDA) als grondstoffen. Twee mengsels van HDDA met 2-ethylhexylacrylaat (EHA) werden ook getest: 50% HDDA/50% EHA en 25% HDDA/75% EHA, bereid als volumepercentage. De eigenschappen van deze verbindingen worden weergegeven in tabel 1. Er werden penetratietests uitgevoerd met drie materialen voor beschermende handschoenen: butylrubber, natuurrubber en nitrilrubber. De beschrijving en herkomst van deze kledingmaterialen staan in Tabel 2.
Beschrijving instrument:
1. ASTM-methode F739-85. "Standard Test Method for the Resistance of Protective Clothing Materials to Liquid or Gas Permeability" voor media voor het verzamelen van vaste stoffen werd gewijzigd.
2. De permeatiecel werd gewijzigd door de standaard opvangkamer van de cel te vervangen door een 7,62 cm (3 in.) lang flensgedeelte van een 5,08 cm (2 in.) ID glazen buis, waarbij het standaard 20,3 cm2 chemisch contactoppervlak zoals gespecificeerd in ASTM F739 werd gehandhaafd. De "challenge side" van de testcel werd veranderd in "test surface"? De challenge-zijde werd ook gewijzigd om het hanteren van grote hoeveelheden challenge-chemicaliƫn te minimaliseren. De standaard challenge-kamer werd vervangen door een roestvrijstalen plaat die bewerkt werd om 10 ml challenge-oplossing te bevatten. De challenge-kamer is via een overloopbuis verbonden met een flacon met extra challenge-oplossing om een continue challenge en een gesloten systeem te garanderen. Een schematisch diagram van de gewijzigde cel is weergegeven in figuur 1.
2. Het opvangmedium was 0,051 cm (0,02 in.) siliconenrubber plaatmateriaal (SilasticĀ®), Dow Corning, Midland, Mich. In een eerdere EPA-studie werden opvangmedia voor het verzamelen van pesticiden met een lage vluchtigheid en een lage wateroplosbaarheid geĆ«valueerd en deze bleken efficiĆ«nter te zijn in het verzamelen van doorlatende chemicaliĆ«n dan de andere geĆ«valueerde media (1-3). Er werd een plaat van siliconenrubber op maat van de ID van de glazen buis gesneden en op de opvangzijde van het te testen handschoenmateriaal geplaatst. Een 2,54 cm lange, nauwsluitende TeflonĀ® zuiger werd bovenop de siliconenrubberen verzamelplaat van de glazen buis geplaatst om een goed contact van het siliconenrubber met het handschoenmateriaal te verzekeren en de verdamping van het verzamelde permeaat te minimaliseren.
Testprocedure:
De permeatietest wordt in drievoud uitgevoerd in een laboratorium met temperatuur- en vochtigheidsregeling bij 20Ā°C. Nadat het handschoenmateriaalmonster en de siliconenrubberschijf op hun plaats zijn aangebracht, wordt de test gestart door de challenge-kamer met acrylaat te vullen. Na een vooraf bepaald bemonsteringsinterval wordt de siliconenrubberschijf verwijderd en vervangen door een nieuwe schijf. De bemonsteringsintervallen waren 0, 15, 30, 60, 180, 240, 360 en 480 minuten. Deze intervallen werden gekozen om de kans op verzadiging en opzwellen van het siliconenrubber te minimaliseren. Na verwijdering werd elk opvangbakje overgebracht in een apart flesje met schroefdop en 20 minuten met 10 ml isopropanol van ACS-kwaliteit gesoneerd. Een aliquot van het isopropanolextract werd vervolgens geanalyseerd om de penetrantconcentratie te bepalen. Uit de concentratiewaarden werd de penetratiedetectietijd en penetratiesnelheid van de chemische stof door het geselecteerde beschermende kledingmateriaal bepaald.
Analysemethoden en validatie:
TMPTA, HDDA en EHA werden in de verzamelde media-extracten gekwantificeerd met behulp van gaschromatografie met vlamionisatiedetectie (FID) (Hewlett-Packard Model 5890 gaschromatograaf en J&W Scientific [Folsom, Calif.] 30-m DX4 capillaire kolom). Alle kalibratie-, validatie- en QA/QC-procedures werden uitgevoerd in overeenstemming met de gevestigde EPA-richtlijnen en protocollen.
Voorafgaand aan de permeatietests werden analytische procedures gevalideerd om de opvangefficiƫntie van het siliconenrubber en de detectielimiet (MDL), nauwkeurigheid en precisie voor de drie acrylaatverbindingen te bepalen. Om de MDL te bepalen, werden zeven herhalingen van de siliconenrubbermatrix met spiket geanalyseerd op of nabij de geschatte detectielimiet. Het proces waarbij een bekende hoeveelheid acrylaatverbinding op een gedefinieerd oppervlak van siliconenrubber wordt aangebracht om het siliconenrubber vast te nagelen. De standaarddeviaties van de concentratiewaarden van de zeven verrijkte monsters werden gebruikt om de MDL te berekenen. De precisie en nauwkeurigheid van de analysemethode werd vastgesteld door vier verschillende concentraties verrijkte siliconenrubbermonsters (2 x MDL, 5 x MDL en 10 x MDL) te analyseren. Deze monsters werden op twee opeenvolgende dagen geanalyseerd. De gemiddelde terugvinding (P), standaardafwijking van de gemiddelde terugvinding (Sp) en relatieve standaardafwijking (RSD) werden berekend op basis van de resultaten van de met silicagel verrijkte monsters. De nauwkeurigheid van de methode werd gedefinieerd als het terugvindingsinterval van P-2Sp. tot P+2Sp. De nauwkeurigheid van de methode werd geƫvalueerd met RDS. De validatieresultaten zijn samengevat in tabel 3 en deze resultaten zijn consistent met de kwaliteitsborgingsdoelstellingen die voor het laboratoriumprogramma zijn vastgesteld.
Procedures voor kwaliteitsborging en -controle omvatten routinematige analyse van kalibratiestandaarden en analyse van siliconenstandaarden met spiked voor duplicaatmonsters. De meting van de permeatie-"absorptie" is de verhouding tussen de massa van de chemische stof die door het siliconenrubber wordt geabsorbeerd en de totale massa van de chemische stof die in elke permeatietest door het kledingmateriaal dringt. Aan het einde van de bemonsteringscyclus van 360-480 minuten wordt de kant van het verzamelmedium van het kledingmonster gespoeld met bevroren isopropylalcohol en wordt de spoeloplossing geanalyseerd op doordringbaarheid. De absorptie werd als volgt berekend.
De gedetecteerde verbindingen in de spoeloplossing kunnen verbindingen zijn die aanwezig zijn op het oppervlak van het kledingmateriaal of verbindingen die uit dat materiaal zijn geƫxtraheerd. De gemiddelde streefwaarde voor de absorptie van het permeaat was >80% met een variatiecoƫfficiƫnt van +20%.
Resultaten:
De resultaten van de permeatietests, samengevat in tabel 4, geven aan dat er geen acrylaatverbindingen of -mengsels werden gedetecteerd die binnen 480 minuten doordrongen in de butylrubber- of nitrilrubbermaterialen. Penetratie van elke excitatieverbinding of -mengsel door het natuurrubbermateriaal werd gedetecteerd en deze resultaten worden op de volgende pagina besproken.
TMPTA monomeer
TMPTA-penetratie werd niet gedetecteerd in de tests met butylrubber en nitrilrubber. De resultaten van de TMPTA-permeatietest met natuurrubber (zie Tabel 5) geven aan dat TMPTA-permeatie werd gedetecteerd in Ć©Ć©n van de drie herhalingstests voor monsters van 360-480 min. Aan het einde van de permeatietest werd TMPTA in geen van de isopropanolspoelingen van de natuurrubbermonsters gedetecteerd (d.w.z. de absorptie was gelijk aan 100%).
HDDA Monomeer
Er werd geen penetratie van HDDA gedetecteerd in tests uitgevoerd met butyl- en nitrilrubbermaterialen. De resultaten van permeatietests op natuurrubber met pure HDDA worden ook getoond in Tabel 5. In twee herhalingen werd HDDA voor het eerst gedetecteerd in monsters van 30-60 min. in de derde herhaling werd HDDA voor het eerst gedetecteerd in monsters van 60-120 min. in volgende monsters nam de cumulatieve permeatie toe en benaderde een lineaire permeatiesnelheid van 360-480 min. Monsterinterval. De helling van de cumulatieve permeatiecurve van 240-360 min tot 360-480 min monsters werden gebruikt om de gemiddelde steady-state permeatiesnelheid van 0,92 Ī¼g/cm2 -min te berekenen. Zoals getoond in Tabel 5, was de gemiddelde absorptie HDDA 87,6%, wat aangeeft dat de hoeveelheid HDDA gevonden in de isopropanol spoeling van de natuurlijke rubbermonsters klein was in verhouding tot de hoeveelheid verzameld tijdens de permeatietest. De hoge absorptie lijkt de geschiktheid van siliconenrubber als HDDA-verzamelmedium verder te bevestigen.
Mengsels van HDDA en EHA
Er werd geen penetratie van HDDA of EHA in de mengsels gedetecteerd in tests uitgevoerd met butyl- en NBR-materialen. Resultaten van permeatietests met natuurrubber- en NBR-materialen. De resultaten van de permeatietests met natuurrubber zijn samengevat in Tabel 6. De resultaten tonen aan dat voor de 50% HDA/50% EHA-mengsels de penetratie van HDDA en EHA voor het eerst werd gedetecteerd bij een bemonsteringsinterval van 30-60 minuten in alle drie de herhalingen. Beide permeaten bereikten een stationaire permeatiesnelheid na 120-180 min. De permeatiesnelheid van EHA was veel hoger dan die van HDDA in het mengsel: 11,7 mg/cm2-min. vs. 1,02 mg/cm2-min. De permeatiesnelheid van HDDA uit het 50%-mengsel was in wezen gelijk aan die in het pure HDDA-experiment. De verlaging van de HDDA-concentratie lijkt de permeatiesnelheid dus niet te beĆÆnvloeden. Het is echter belangrijk op te merken dat de absorptiewaarden van HDDA in deze experimenten erg laag waren, gemiddeld slechts 40,1%. Deze waarde is laag vergeleken met de gemiddelde waarde van 86,9% voor de absorptie van EHA8 in dezelfde tests en de gemiddelde waarde van 87,6% in de permeatietests met pure HDDA. Na 15-30 minuten werd een lichte rimpeling van het natuurrubbermateriaal vastgesteld. Het is mogelijk dat deze rimpeling voorkwam dat het natuurrubber in nauw contact kwam met het opvangmedium van siliconenrubber, wat resulteerde in een lagere absorptie van HDDA met een lage dampdruk ten opzichte van EHA. De hogere absorptie kan worden veroorzaakt door de hogere permeabiliteit van HDDA in het mengsel. Vergelijkbare resultaten werden gevonden in de permeatietests van het 25% HDDA/75% EHA-mengsel en het natuurrubbermateriaal.
Zoals weergegeven in Tabel 6 werd de penetratie van HDDA en EHA het eerst gedetecteerd in de 15-30 min monsters. Zoals getoond in Figuur 2 was de penetratie van HDDA uit het mengsel (en het 50%-mengsel) vergelijkbaar met die gemeten voor pure HDDA, hoewel iets hoger. De lichte toename van de HDDA-permeatiesnelheid in het mengsel ten opzichte van zuivere HDDA kan te wijten zijn aan de aanwezigheid van een sneller permecerend EHA-draaggasoplosmiddel. Daarentegen was de EHA-permeatiesnelheid van het 25% HDDA/75% EHA-mengsel veel hoger dan de EHA-permeatiesnelheid van het 50% HDDA/50% EHA-mengsel. De EHA-permeatiesnelheid was sterk afhankelijk van de concentratie in het mengsel; de auteurs hebben echter geen experimenten met zuivere EHA uitgevoerd, zodat een kwantitatieve vergelijking niet mogelijk was.
Discussie
Onder testomstandigheden vertoonden butylrubber en nitrilmaterialen een grotere penetratieweerstand tegen TMPTA, HDDA en EHA dan natuurlijk rubber. Afgezien van deze resultaten zijn er in de literatuur weinig rapporten over permeatiegegevens van beschermende kleding voor multifunctionele acrylaatverbindingen. Permeatiegegevens zijn gegenereerd voor verschillende eenvoudige acrylaatverbindingen en zijn samengevat in Tabel 7. Aanvullende bevindingen voor multifunctionele acrylaatverbindingen zijn niet bevestigd. (3) Een vergelijking van deze gegevens met die van deze studie geeft aan dat multifunctionele acrylaten natuurrubber minder snel doordringen dan enkelvoudige acrylaatverbindingen. Daarom is het moeilijk om de penetratie van grotere, complexere multifunctionele verbindingen te voorspellen op basis van de resultaten van penetratietests van gewone acrylaatverbindingen, tenzij een grotere dataset wordt gegenereerd die het bereik van chemische complexiteit in de chemische classificatie van acrylaten dekt.
Onder dezelfde testomstandigheden en testmethodes waren butyl- en nitrilrubbermaterialen doeltreffender dan natuurrubber in het blokkeren van de penetratie van multifunctionele acrylaatverbindingen. Bij vergelijking van deze resultaten met die van andere onderzoekers bleek dat de penetratiesnelheid van multifunctionele acrylaten in het handschoenmateriaal (in dit geval natuurrubber) veel lager was dan de penetratiesnelheid van enkelvoudige acrylaatverbindingen.
Conclusie
De permeabiliteit van multifunctionele acrylaten en mengsels daarvan kan met succes worden bepaald met de ASTM F739 permeatiemethode met behulp van siliconenrubber opvangmedia. Het siliconenrubbermembraan is geschikt als opvangmedium voor TMPTA, HDDA en EHA. Over het algemeen zijn de opvangcapaciteit en efficiƫntie goed; de opname van HDDA is echter laag in de permeatietest van HDDA- en EHA-mengsels. Het gebruik van siliconenrubber opvangmedia wordt niet aanbevolen om de permeabiliteit van sterk gezwollen of gerimpelde beschermende kleding te testen.
Neem nu contact met ons op!
Als je Price nodig hebt, vul dan je contactgegevens in op het formulier hieronder. We nemen dan meestal binnen 24 uur contact met je op. Je kunt me ook een e-mail sturen info@longchangchemical.comĀ tijdens kantooruren (8:30 tot 18:00 UTC+8 ma. ~ za.) of gebruik de live chat op de website voor een snel antwoord.