Farklı akrilat monomerlerinin geçirgenliği üzerine yapılan bir çalışmadan uygun koruyucu eldiven seçimi
Çevre Koruma Ajansı'nın Toksik Maddeler Ofisi'nin Üretim Öncesi Bildirim (PMN) programını desteklemek amacıyla, Araştırma ve Geliştirme Ofisi'nin bir programı aracılığıyla üç eldiven malzemesi çok işlevli akrilat bileşiklerinin nüfuz etmesine karşı dirençleri açısından değerlendirilmiştir. Yakın tarihli birkaç PMN raporu çok işlevli akrilatları ele almıştır ve bu tür bileşikler için geçirgenlik verileri büyük ölçüde mevcut değildir. Permeasyon davranışını daha iyi anlamak için, testler aşağıdakilerle gerçekleştirilmiştir trimetilolpropan triakrilat (TMPTA), 1,6-hekzandiol diakrilat (HDDA) ve HDDA'nın izooktil akrilat (EHA) ile iki karışımı. Bu bileşiklerin düşük buhar basıncı ve düşük suda çözünürlüğü nedeniyle, testler ASTM yöntemi F739-85 kullanılarak toplama ortamı olarak silikon kauçuk levha malzemesi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Butil kauçuk, doğal kauçuk ve nitril kauçuk eldivenler 20°C'de test malzemesi olarak kullanılmıştır. Test koşulları altında hiçbir akrilat bileşiği veya karışımının bütil veya nitril kauçuğa nüfuz etmediği görülmüştür. Saf HDDA, 50% HDDA/50% EHA ve 25% HDDA/75% EHA ile yapılan testlerde doğal kauçuğun penetrasyonu gözlenmiştir. Doğal kauçuktan penetrasyon TMPTA için de tespit edilmiştir, ancak 360-480 dakikalık örnekleme aralıklarından sonra üç testte yalnızca bir kez tespit edilmiştir. Saf HDDA için penetrasyon, 0,92 mg/cm~2-dakika sabit durum penetrasyon hızında 30-60 dakika boyunca tespit edilmiştir. HDDA/EHA karışımları için, her iki karışım bileşeninin penetrasyonu her test için aynı örnekleme aralığında tespit edilmiştir. 50/50 karışımlar için 30-60 dakika ve 25/75 karışımlar için 15-30 ila 30-60 dakika arasında penetrasyon tespit edilmiştir. HDDA'nın kararlı durum penetrasyon oranları karışımlar için saf HDDA'ya göre biraz daha yüksekti; 50/50 karışım için 1,02 mg/cm~2-dk ve 25/75 karışım için 1,35 mg/cm~2-dk. Penetrasyon oranlarındaki hafif artış, 50/50 karışımından 11,7 mg/cm~2-dk ve 25/75 karışımından 11,7 mg/cm~2-dk ve 20,0 mg/cm~2-dk oranında penetre olan daha hızlı penetre olan EHA taşıyıcı solventin varlığından kaynaklanmaktadır.
Toksik Maddeler Kontrol Yasası'nın (94-469 sayılı Kamu Yasası) 5. Bölümü uyarınca, potansiyel bir üretici veya ithalatçı yeni bir kimyasalın üretimi veya ithalatı öncesinde bir üretim öncesi bildirim sunmalıdır. Çevre Koruma Ajansı'nın (EPA) Toksik Maddeler Ofisi (OTS), kimyasalın üretimi, işlenmesi veya nihai kullanımı sırasında dermal veya inhalasyon maruziyetinden kaynaklanabilecek insan sağlığına yönelik potansiyel riskleri değerlendirmek için PMN'leri inceler. OTS, dermal maruziyeti en aza indirmenin bir yolu olarak koruyucu giysilerin önerildiği durumlarda PMN gönderen tarafından sağlanan koruyucu giysi önerilerinin ve destekleyici verilerin yeterliliğini değerlendirebilmelidir. Destekleyici veriler yetersizse, OTS uygun ve güvenilir testleri belirleyebilmeli ve elde edilen verileri değerlendirebilmelidir.OTS, kullanıldığında koruyucu giysilerin geçirgenlik direncini değerlendirmek için PMN kimyasalları veya benzer bileşikler için geçirgenlik verilerini kullanır. Bununla birlikte, PMN göndericilerinin kabul edilebilir penetrasyon direncini gösteren verileri sağlamaları gerekmez.
Yakın tarihli birkaç PMN raporu çok işlevli akrilat bileşiklerini ele almıştır; ancak literatür ve veri tabanlarında yapılan bir araştırma, bu tür bileşikler için permeasyon verilerinin büyük ölçüde mevcut olmadığını göstermektedir. Yaygın akrilat bileşikleri hakkında yayınlanan sınırlı veriler, yaygın eldiven malzemelerinin zayıf permeasyon direncine sahip olduğunu göstermektedir. OTS'nin dört çok işlevli akrilat hakkında geçirgenlik verilerine olan ihtiyacına yanıt olarak, Araştırma ve Geliştirme Ofisi, yüklenicisi Arthur D. Little aracılığıyla, temsili akrilat bileşiklerini incelemek için bu çalışmayı finanse etmiştir. Ancak, bileşiklerin çözünürlüğü ve fiziksel özellikleri nedeniyle bu permeasyon testlerinin yapılması rutin değildi. Birçok organofosforlu pestisite benzer şekilde, çok işlevli akrilatlar düşük buhar basıncına ve düşük suda çözünürlüğe sahiptir. Bu nedenle, permeasyon testleri ASTM F739-Su veya İnert Gazlar'da belirtilenler dışındaki toplama ortamları kullanılarak yapılmalıdır. Katı toplama ortamı silikon kauçuk levhalar ASTM F739'a (1-3) alternatif bir toplama ortamı olarak başarıyla kullanılmıştır ve burada kullanılmaktadır. Permeasyon testlerinden önce, akrilat bileşikleri için silikonun toplama kapasitesini ve verimliliğini belirlemek ve toplanan akrilat miktarını çıkarmak ve ölçmek için yöntemleri doğrulamak amacıyla bir yöntem geliştirme görevi yürütülmüştür.
Deneysel materyaller ve yöntemler:
Malzemeler:
Hammadde olarak trimetilolpropan triakrilat (TMPTA) ve 1,6-hekzandiol diakrilat (HDDA) kullanılarak iki çok işlevli akrilatın özellikleri incelenmiştir. HDDA'nın 2-etilheksil akrilat (EHA) ile iki karışımı da test edilmiştir: 50% HDDA/50% EHA ve 25% HDDA/75% EHA, hacimce yüzde olarak hazırlanmıştır. Bu bileşiklerin özellikleri Tablo 1'de gösterilmektedir. Penetrasyon testleri üç koruyucu eldiven malzemesiyle gerçekleştirilmiştir: bütil kauçuk, doğal kauçuk ve nitril kauçuk. Bu giysi malzemelerinin tanımı ve kaynağı Tablo 2'de gösterilmektedir.
Enstrüman Tanımı:
1. ASTM Yöntemi F739-85. Katı toplama ortamları için "Koruyucu Giysi Malzemelerinin Sıvı veya Gaz Geçirgenliğine Direnci için Standart Test Yöntemi" değiştirilmiştir.
2. Permeasyon hücresi, ASTM F739'da belirtilen standart 20,3 cm2 kimyasal temas alanı korunarak, hücrenin standart toplama haznesi 5,08 cm (2 inç) ID cam tüpten 7,62 cm (3 inç) uzunluğunda flanşlı bir bölümle değiştirilerek modifiye edilmiştir. Test hücresinin "meydan okuma tarafı" "test yüzeyi" olarak değiştirildi mi? Test tarafı ayrıca büyük miktarlarda test kimyasalının taşınmasını en aza indirecek şekilde değiştirilmiştir. Standart test haznesi, 10 ml test çözeltisi alabilecek şekilde işlenmiş paslanmaz çelik bir plaka ile değiştirilmiştir. Test odası, sürekli test ve kapalı bir sistem sağlamak için bir taşma borusu aracılığıyla ilave test çözeltisi içeren bir şişeye bağlanmıştır. Modifiye edilmiş hücrenin şematik diyagramı Şekil 1'de gösterilmektedir.
2. Toplama ortamı 0,051 cm (0,02 inç) silikon kauçuk levha malzemesiydi (Silastic®), Dow Corning, Midland, Mich. Daha önceki bir EPA çalışmasında, düşük uçuculuğa sahip, suda az çözünen pestisitlerin toplanmasına yönelik toplama ortamları değerlendirilmiş ve geçirgen kimyasalların toplanmasında değerlendirilen diğer ortamlardan daha etkili olduğu görülmüştür (1-3). Bir silikon kauçuk plaka cam tüp kimliğine uyacak şekilde kesilmiş ve test edilecek eldiven malzemesinin toplama tarafına yerleştirilmiştir. Silikon kauçuğun eldiven malzemesiyle iyi temasını sağlamak ve toplanan permeatın buharlaşmasını en aza indirmek için cam tüpün silikon kauçuk toplama plakasının üzerine 2,54 cm (1 inç) uzunluğunda, sıkı oturan bir Teflon® piston yerleştirilmiştir.
Test Prosedürü:
Permeasyon testi, sıcaklık ve nem kontrollü bir laboratuvarda 20°C'de üç kopya halinde gerçekleştirilir. Eldiven malzemesi numunesi ve silikon kauçuk disk yerine monte edildikten sonra, test odasının akrilat ile doldurulmasıyla test başlatılır. Önceden belirlenmiş bir örnekleme aralığından sonra silikon kauçuk disk çıkarılır ve yeni bir diskle değiştirilir. Örnekleme aralıkları 0, 15, 30, 60, 180, 240, 360 ve 480 dakikadır. Bu aralıklar silikon kauçuğun doyma ve şişme potansiyelini en aza indirmek için seçilmiştir. Çıkarıldıktan sonra, her bir toplama tepsisi ayrı bir vidalı kapaklı şişeye aktarılmış ve 20 dakika boyunca 10 mL ACS sınıfı izopropanol ile sonikasyona tabi tutulmuştur. İzopropanol ekstraktının bir alikotu daha sonra penetrant konsantrasyonunu belirlemek için analiz edilmiştir. Konsantrasyon değerlerinden, penetrasyon tespit süresi ve kimyasalın seçilen koruyucu giysi malzemesine nüfuz etme oranı belirlenmiştir.
Analitik Yöntemler ve Validasyon:
TMPTA, HDDA ve EHA, toplanan ortam ekstraktlarında alev iyonizasyon tespitli (FID) gaz kromatografisi (Hewlett-Packard Model 5890 gaz kromatografı ve J&W Scientific [Folsom, Kaliforniya] 30-m DX4 kapiler kolon) kullanılarak ölçülmüştür. Tüm kalibrasyon, doğrulama ve QA/QC prosedürleri belirlenmiş EPA yönergeleri ve protokollerine uygun olarak gerçekleştirilmiştir.
Geçirgenlik testinden önce, silikon kauçuğun toplama verimliliğinin yanı sıra üç akrilat bileşiği için yöntem tespit limiti (MDL), doğruluk ve kesinliği belirlemek için analitik prosedürler doğrulanmıştır. MDL'yi belirlemek için, eklenmiş silikon kauçuk matrisinin yedi kopyası tahmini tespit limitinde veya yakınında analiz edilmiştir. Silikon kauçuğu çivilemek için silikon kauçuğun tanımlanmış bir yüzey alanına bilinen miktarda akrilat bileşiği uygulama işlemi. Çivilenmiş yedi numunenin konsantrasyon değerlerinin standart sapmaları MDL'yi hesaplamak için kullanılmıştır. analitik yöntemin hassasiyeti ve doğruluğu, dört farklı konsantrasyonda çivilenmiş silikon kauçuk numunesi (2 x MDL, 5 x MDL ve 10 x MDL) analiz edilerek belirlenmiştir. Bu numuneler iki ardışık günde analiz edilmiştir. Ortalama geri kazanım (P), ortalama geri kazanımın standart sapması (Sp) ve bağıl standart sapma (RSD), spike edilmiş silika jel sonuçlarına göre hesaplanmıştır. Yöntemin doğruluğu P-2Sp. ile P+2Sp. arasındaki geri kazanım aralığı olarak tanımlanmıştır. Yöntemin doğruluğu RDS ile değerlendirilmiştir. Doğrulama sonuçları Tablo 3'te özetlenmiştir ve bu sonuçlar laboratuvar programı için belirlenen kalite güvence hedefleriyle tutarlıdır.
Kalite güvence ve kontrol prosedürleri, kalibrasyon standartlarının rutin analizini ve çift numuneler için çivili silikon standartlarının analizini içerir. Permeasyon "absorbans" ölçümü, silikon kauçuk tarafından absorbe edilen kimyasal kütlesinin her permeasyon testinde giysi malzemesine nüfuz eden toplam kimyasal kütlesine oranıdır. 360-480 dakikalık örnekleme döngüsünün sonunda, giysi malzemesi örneğinin toplama ortamı tarafı dondurulmuş izopropil alkol ile durulanır ve durulama çözeltisi geçirgenlik açısından analiz edilir. Absorbans aşağıdaki şekilde hesaplanmıştır.
Durulama çözeltisinde tespit edilen bileşikler giysi malzemesinin yüzeyinde bulunan bileşikleri veya bu malzemeden ekstrakte edilen bileşikleri temsil edebilir. Permeatın ortalama absorbans hedef değeri, +20%'lik bir varyasyon katsayısı ile >80% idi.
Sonuçlar:
Tablo 4'te özetlenen geçirgenlik testlerinin sonuçları, 480 dakika içinde bütil kauçuk veya nitril kauçuk malzemelere nüfuz eden hiçbir akrilat bileşiği veya karışımının tespit edilmediğini göstermektedir. Her bir uyarma bileşiği veya karışımının doğal kauçuk malzemeye nüfuz ettiği tespit edilmiş ve bu sonuçlar bir sonraki sayfada tartışılmıştır.
TMPTA Monomer
Bütil kauçuk ve nitril kauçuk malzemelerle yapılan testlerde TMPTA penetrasyonu tespit edilmemiştir. Doğal kauçukla yapılan TMPTA geçirgenlik testinin sonuçları (bkz. Tablo 5), 360-480 dakika arasındaki numuneler için üç tekrarlı testin birinde TMPTA geçirgenliğinin tespit edildiğini göstermektedir. Permeasyon testinin sonunda, doğal kauçuk numunelerinin izopropanol durulamalarının hiçbirinde TMPTA tespit edilmemiştir (yani, absorbans 100%'ye eşittir).
HDDA Monomer
Bütil ve nitril kauçuk malzemelerle yapılan testlerde HDDA penetrasyonu tespit edilmemiştir. Doğal kauçuğun saf HDDA ile permeasyon testinin sonuçları da Tablo 5'te gösterilmiştir. İki tekrarda, HDDA ilk olarak 30-60 dakika arasındaki örneklerde tespit edilmiştir. üçüncü tekrarda, HDDA ilk olarak 60-120 dakika arasındaki örneklerde tespit edilmiştir. sonraki örneklerde, kümülatif permeasyon artmış ve 360-480 dakikalık doğrusal bir permeasyon oranına yaklaşmıştır. Örnek aralığı. Kümülatif permeasyon eğrisinin 240-360 dakikadan 360-480 dakikaya kadar olan numunelerdeki eğimi 0,92 μg/cm2 -dak ortalama kararlı durum permeasyon hızını hesaplamak için kullanılmıştır. Tablo 5'te gösterildiği gibi, ortalama HDDA absorbansı 87,6% olup, doğal kauçuk numunelerinin izopropanol durulamasında bulunan HDDA miktarının, geçirgenlik testi sırasında toplanan miktara göre küçük olduğunu göstermektedir. Yüksek absorbans, silikon kauçuğun HDDA toplama ortamı olarak uygunluğunu daha da doğrulamaktadır.
HDDA ve EHA karışımları
Bütil ve NBR malzemelerle yapılan testlerde karışımlardaki HDDA veya EHA'nın penetrasyonu tespit edilmemiştir. Doğal kauçuk ve NBR malzemelerle yapılan permeasyon testlerinin sonuçları. Doğal kauçuk permeasyon testlerinin sonuçları Tablo 6'da özetlenmiştir. Sonuçlar, 50% HDA/50% EHA karışımları için, HDDA ve EHA penetrasyonunun ilk olarak her üç replikatta da 30-60 dakika örnekleme aralığında tespit edildiğini göstermektedir. Her iki permeat da 120-180 dakika sonra kararlı durum permeasyon hızlarına ulaşmıştır. EHA'nın permeasyon hızı karışımdaki HDDA'nınkinden çok daha yüksektir: 1,02 mg/cm2-dk'ya karşılık 11,7 mg/cm2-dk. 50% karışımından HDDA'nın geçirgenlik oranı saf HDDA deneyindekine esasen eşitti. Dolayısıyla, HDDA konsantrasyonundaki düşüşün geçirgenlik oranını etkilemediği görülmektedir. Bununla birlikte, bu deneylerde HDDA'nın absorbans değerlerinin çok düşük olduğunu ve ortalama sadece 40,1% olduğunu belirtmek önemlidir. Bu değer, aynı testlerdeki EHA8 absorbansının ortalama değeri olan 86.9% ve saf HDDA geçirgenlik testlerindeki ortalama değer olan 87.6% ile karşılaştırıldığında düşüktür. 15-30 dakika sonra doğal kauçuk malzemede hafif bir buruşma kaydedilmiştir. Bu buruşmanın doğal kauçuğun silikon kauçuk toplama ortamıyla yakın temasa geçmesini engelleyerek EHA'ya göre düşük buhar basıncına sahip HDDA'nın daha düşük emilimine yol açmış olması mümkündür. Daha yüksek absorbans, karışımdaki HDDA'nın daha yüksek geçirgenliğinden kaynaklanıyor olabilir. 25% HDDA/75% EHA karışımı ve doğal kauçuk malzemenin geçirgenlik testlerinde de benzer sonuçlar bulunmuştur.
Tablo 6'da gösterildiği gibi, HDDA ve EHA'nın penetrasyonu ilk olarak 15-30 dakikalık numunelerde tespit edilmiştir. Şekil 2'de gösterildiği gibi, HDDA'nın karışımdan (ve 50% karışımından) penetrasyonu saf HDDA için ölçülene benzer olmakla birlikte biraz daha yüksektir. Saf HDDA'ya kıyasla karışımdaki HDDA geçirgenlik hızındaki hafif artış, daha hızlı geçirgen bir EHA taşıyıcı çözücünün varlığından kaynaklanıyor olabilir. Buna karşılık, 25% HDDA/75% EHA karışımının EHA geçirgenlik oranı 50% HDDA/50% EHA karışımının EHA geçirgenlik oranından çok daha yüksekti. EHA geçirgenlik oranı karışımdaki konsantrasyonuna güçlü bir şekilde bağlıydı; ancak yazarlar saf EHA ile deneyler yapmadılar, bu nedenle nicel bir karşılaştırma mümkün olmadı.
Tartışma
Test koşulları altında, bütil kauçuk ve nitril malzemeler TMPTA, HDDA ve EHA'ya karşı doğal kauçuktan daha fazla penetrasyon direnci göstermiştir. Bu sonuçlar dışında, literatürde çok işlevli akrilat bileşikleri için koruyucu giysi geçirgenlik verilerine ilişkin çok az rapor bulunmaktadır. Permeasyon verileri birkaç basit akrilat bileşiği için üretilmiştir ve Tablo 7'de özetlenmiştir. Çok işlevli akrilat bileşikleri için ek bulgular doğrulanmamıştır. (3) Bu verilerin bu çalışmada elde edilenlerle karşılaştırılması, çok fonksiyonlu akrilatların doğal kauçuğa tek akrilat bileşiklerinden daha düşük oranda nüfuz ettiğini göstermektedir. Bu nedenle, akrilatların kimyasal sınıflandırmasındaki kimyasal karmaşıklık aralığını kapsayan daha geniş bir veri seti oluşturulmadığı sürece, yaygın akrilat bileşiklerinin penetrasyon testlerinin sonuçlarına dayanarak daha büyük, daha karmaşık çok işlevli bileşiklerin penetrasyonunu tahmin etmek zordur.
Aynı test koşulları ve test yöntemleri altında, bütil ve nitril kauçuk malzemeler, çok işlevli akrilat bileşiklerinin nüfuz etmesini engellemede doğal kauçuktan daha etkili olmuştur. Bu sonuçlar diğer araştırmacılar tarafından bildirilenlerle karşılaştırıldığında, çok işlevli akrilatların eldiven malzemesine (bu durumda doğal kauçuk) nüfuz etme oranının basit akrilat bileşiklerinin nüfuz etme oranından çok daha düşük olduğu bulunmuştur.
Sonuç
Çok işlevli akrilatların ve karışımlarının geçirgenliği, silikon kauçuk toplama ortamı kullanılarak ASTM F739 geçirgenlik yöntemi ile başarılı bir şekilde belirlenebilir. Silikon kauçuk membran TMPTA, HDDA ve EHA için bir toplama ortamı olarak uygundur. Genel olarak, toplama kapasitesi ve verimliliği iyidir; ancak, HDDA ve EHA karışımlarının permeasyon testinde HDDA'nın alımı düşüktür. Önemli ölçüde şişmiş veya buruşmuş koruyucu giysilerin geçirgenliğini test etmek için silikon kauçuk toplama ortamının kullanılması önerilmez.
Şimdi Bize Ulaşın!
Fiyata ihtiyacınız varsa, lütfen aşağıdaki forma iletişim bilgilerinizi doldurun, genellikle 24 saat içinde sizinle iletişime geçeceğiz. Bana e-posta da gönderebilirsiniz sale01@longchangchemical.com Çalışma saatleri içinde (8:30 - 6:00 UTC+8 Pzt.~Sat.) veya hızlı yanıt almak için web sitesi canlı sohbetini kullanın.