СПОСОБ ОЦЕНКИ ЗАЩИТНЫХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ ЛИЦЕВЫХ ЧАСТЕЙ ПРОТИВОГАЗОВ ПО БЕТА, БЕТА' -ДИХЛОРДИЭТИЛСУЛЬФИДУ ПУТЕМ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЕГО ИМИТАТОРА - БУТИЛ-БЕТА-ХЛОРЭТИЛСУЛЬФИДА
METHOD OF EVALUATING PROTECTIVE PROPERTIES OF MATERIALS OF FACIAL PARTS OF GAS MASK WITH RESPECT TO β,β'-DICHLORDIETHYLSULFIDE BY APPLICATION OF ITS SIMULATOR BUTYL-β-CHLORETHYLSULFIDE

Изобретение относится к области исследований или анализа защитных свойств материалов лицевых частей противогазов при воздействии на них капель β,β'-дихлордиэтилсульфида (ДДС) путем использования его имитатора - бутил-β-хлорэтилсульфида (БХЭС) в качестве вещества, моделирующего проникающую способность иприта.
Химическая структура бутил-β-хлорэтилсульфида приведена в формуле
2
2
2
2
3
3
CI-СНCH-S-СНCHСНСН.
Анализ положений «Конвенция о запрещении разработки, производства, накопления и применения химического оружия и его уничтожении» и современного состояния методического обеспечения проведения испытаний по оценке защитных свойств материалов лицевых частей противогазов с использованием токсичных химикатов (ТХ) показывает, что оно требует первоочередного совершенствования в плане подбора имитаторов и разработки лабораторных методик, позволяющих проводить исследования с их использованием.
Это обусловлено тем, что в последние годы было существенно сокращено количество токсичных химикатов, предназначенных для проведения исследований по оценке качественных показателей средств индивидуальной защиты (СИЗ), но при этом объемы проводимых испытаний образцов СИЗ в ходе их разработки, производства, эксплуатации и хранения остаются на прежнем уровне.
Известно о применении бутил-β-хлорэтилсульфида в качестве имитатора для моделирования и изучения физических, физико-химических и химических свойств иприта (патент RU 2162077 С2).
Однако возможность использования бутил-β-хлорэтилсульфида для целей оценки качественных показателей (защитной мощности) средств индивидуальной защиты не определялась.
Известно, что в качестве имитатора иприта для определения защитной мощности изолирующих резинотканевых материалов используют γ-(хлорпропил)пропилсульфид с использованием спектрального метода качественного анализа (патент RU 2249810 С2).
Недостатком данного способа является то, что используемый спектральный метод предназначен для качественного (исключая количественное) определения защитной мощности только изолирующих резинотканевых материалов, а β-(хлорпропил)пропилсульфид не является ближайшим структурным аналогом иприта.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ оценки защитных свойств резинотканевых материалов, используемых для изготовления СИЗ, от токсичных химикатов, а именно оценки проницаемости β,β'-дихлордиэтилсульфида через защитные материалы спектральным методом качественного анализа по времени защитного действия материала при использовании бутил-β-хлорэтилсульфида, моделирующего проникающую способность β,β'-дихлордиэтилсульфида через материалы СИЗ (без учета ингаляционной составляющей) (патент RU 2231063 С2).
Однако недостатками данного способа является то, что спектральный метод предназначен для качественного (исключая количественное) определения защитной мощности только изолирующих резинотканевых материалов без учета различий в толщине материалов, учитывая только кожно-резорбтивное воздействие.
Задача настоящего изобретения заключается в разработке способа оценки времени защитного действия (с учетом ингаляционной составляющей) материалов лицевых частей противогазов (резин) различной толщины с использованием фотоколориметрического метода количественного определения проникающего за слой материала вещества.
Технический результат, достигаемый в заявленном изобретении, заключается в:
возможности проведения исследований по оценке защитных свойств не только прорезиненных тканей, но и материалов лицевых частей противогазов (резин) различной толщины с качественным и количественным определением проникающего вещества с учетом ингаляционной составляющей;
повышении безопасности проведения исследований по оценке защитных свойств материалов лицевых частей противогазов;
возможности проведения указанных исследований в условиях действия «Конвенции о запрещении разработки, производства, накопления и применения химического оружия и его уничтожении».
-3
Данный технический результат достигается способом оценки защитных свойств материалов лицевых частей противогазов по β,β'-дихлордиэтилсульфиду, заключающимся в нанесении на одну сторону материала лицевой части противогаза капель имитатора - бутил-β-хлорэтилсульфида, который улавливается за испытуемым образцом сорбционной подложкой с последующим аналитическим определением момента накопления за образцом предельного количества имитатора с использованием фотоколориметрического метода анализа и пределом чувствительности определения бутил-(3-хлорэтилсульфида 1·10 мг/мл с погрешностью, не превышающей 15%.
Таким образом в данном способе:
1. Проведена оценка возможности определения бутил-β-хлорэтилсульфида фотоколориметрическим методом количественного химического анализа, который используется при определении защитных свойств материалов лицевых частей противогазов по β,β'-дихлордиэтилсульфиду.
2. Проведены исследования по оценке защитных свойств материалов лицевых частей противогазов с использованием β,β'-дихлордиэтилсульфида и бутил-β-хлорэтилсульфида.
3. Определена корреляционная связь между временем защитного действия материалов лицевых частей противогазов, соответствующего критерию исчерпания его защитных свойств, по β,β'-дихлордиэтилсульфиду и бутил-β-хлорэтилсульфиду.
Оценку защитных свойств материалов лицевых частей противогазов с использованием бутил-β-хлорэтилсульфида возможно проводить фотоколориметрическим методом количественного химического анализа, основанным на взаимодействии иприта с солью тимолфталеина в растворе этилового спирта.
(реактив Т-135), в результате которого образуется сложный эфир, имеющий желтую окраску.
В реакции с реактивом Т-135 иприт выступает в качестве алкилирующего реагента. Протекание данной реакции представлено в уравнении 1.
Аналогично с данным индикатором реагирует бутил-β-хлорэтилсульфид. Направление протекания реакции представлено в уравнениях 2, 3.
В результате реакций бутил-β-хлорэтилсульфид а с индикатором Т-135 также образуются сложный эфир, имеющий желтую окраску, интенсивность которой будет зависеть от его концентрации в анализируемом растворе.
Для подтверждения вышесказанного провели сравнительную оценку появления индикационного эффекта при взаимодействии β,β'-дихлордиэтилсульфида и бутил-β-хлорэтилсульфида с реактивом Т-135.
В результате испытаний установлено, что индикационный эффект присутствует в обоих случаях, что свидетельствует о возможности использования бутил-β-хлорэтилсульфида вместо β,β'-дихлордиэтилсульфида в методике оценки защитных свойств материалов лицевых частей противогазов.
На следующем этапе провели оценку защитных свойств материалов лицевых частей противогазов по β,β'-дихлордиэтилсульфиду и бутил-β-хлорэтилсульфиду.
Сущность способа состоит в нанесении на одну сторону образца материала лицевой части противогаза капель бутил-β-хлорэтилсульфида и в последующем аналитическом определении момента накопления за образцом предельного количества имитатора, рассчитанного по уравнению:
где q - допустимое количество БХЭС, проникшее за испытываемый образец материала лицевой части противогаза, помещенный в прибор №5М, за время защитного действия, мг (критериальное значение);
50
-1
PCt - допустимая (пороговая) ингаляционная доза пара БХЭС в подмасочном пространстве противогаза (0,31 мг·мин·л);
1
2
2
2
а - отношение площадей «рабочего» участка образца, помещенного в прибор №5М (S=10 см) и максимальной поверхности лицевой части противогаза с точностью до 0,5 см, которая при ношении противогаза в положении «Газы» остается открытой и может подвергнуться заражению каплями токсичных химикатов (S);
-1
V - объем легочной вентиляции человека в спокойном состоянии (V=8,0 л·мин).
Объектами испытаний являлись следующие материалы, используемые для изготовления лицевых частей противогазов:
образец №1 - резина, изготавливаемая из натурального каучука (НК);
образец №2 - резина, изготавливаемая из синтетического изопренового каучука (СКИ).
Образцы испытываемых материалов вырезают по шаблону и закрепляют в поршневые приборы №5М, представляющие собой диффузионные ячейки (см. фиг.1).
Поршневые приборы №5М изготовлены из нержавеющей стали и состоят из поршня (1); корпуса прибора (2); прижимной гайки (4); втулки (6), в которой пропилены три щелевидных отверстия (7) размером 0,8×15,0 мм; крышки (8), имеющей отводной штуцер диаметром 5 мм и высотой 20 мм (9).
Для исключения контакта сорбционной подложки (11) с образцом испытываемого материала (5) применяют металлическую сетку (3) с размером ячеек 2,0×2,0 мм на 10…15 мм меньше диаметра образца.
Лабораторная установка для проведения испытаний (см. фиг.2) включает фильтрующе-поглощающую коробку (1) для очистки отходящего воздуха); ротаметр (2) для контроля скорости обдува образцов воздухом; термостат (3) для поддержания постоянной температуры; шесть приборов №5М (4) с закрепленными в них образцами испытываемых материалов.
-1
Установку подключают к вакуумной линии, устанавливают температуру в термостате плюс 40°С и обдув образцов воздухом наружной (зараженной) стороны со скоростью 2,5-3,0 м·сек.
Далее приборы №5М с образцами испытываемых материалов вынимают из термостата, снимают крышки с приборов и с помощью дозирующего устройства на наружную поверхность образцов наносят капли β,β'-дихлордиэтилсульфида (бутил-β-хлорэтилсульфида) из расчета соответствия их количества заданным требованиям по плотности заражения по иприту.
Пары β,β' - дихлордиэтилсульфида (бутил-β-хлорэтилсульфида), проникшие за образец, поглощаются сорбционной подложкой, лежащей на поршне. Сорбционные подложки периодически заменяют на новые через каждые 15-30 минут (в зависимости от толщины испытываемого материала).
2
Снятые подложки помещают в пробирку с притертой пробкой. В пробирку заливают экстрагирующую жидкость из расчета 1 мл экстрагента на 1 см сорбционной подложки. Воздействующие вещества β,β'-дихлордиэтилсульфид (бутил-β-хлорэтилсульфид) экстрагируют 96,0%-ным этиловым ректификованным спиртом. Продолжительность экстракции 30 минут без встряхивания или 5 минут со встряхиванием в течение 1-2 минут.
Концентрацию β,β'-дихлордиэтилсульфида (бутил-β-хлорэтилсульфида) в экстракте определяют по заранее построенной градуировочной кривой.
Результаты экспериментальных исследований представлены в таблице.
Защитные свойства материалов лицевых частей противогазов при воздействии на них капель иприта и имитатора
Испытываемый материал
Время защитного действия на 1 мм толщины материала, мин, при воздействии капель
β,β'-дихлордиэтилсульфида
бутил-β-хлорэтилсульфида
№1 (НК)
90,0
60,3
№2 (СКИ)
75,0
41,3
Анализ данных таблицы показывает, что время защитного действия испытываемых материалов по каплям β,β' - дихлордиэтилсульфида в среднем в 1,6 раз больше, чем при испытаниях по бутил-β-хлорэтилсульфиду в аналогичных условиях.
Оценку времени защитного действия материалов лицевых частей противогазов проводят с использованием коэффициента пересчета (параметр корреляционной связи), полученного на основании результатов экспериментальных исследований по β,β'-дихлордиэтилсульфиду и бутил-β-хлорэтилсульфиду:
ДДС 1
где: τ - время защитного действия по каплям β,β'-дихлордиэтилсульфида, мин, на 1 мм толщины материала;
ИМИТ 1
τ - время защитного действия по каплям бутил-β-хлорэтилсульфида, мин, на 1 мм толщины материала;
k - коэффициент пересчета времени защитного действия материалов по β,β'-дихлордиэтилсульфиду с использованием данных по бутил-β-хлорэтилсульфиду, определяемый экспериментально для каждого вида материала.
Для расчета времени защитного действия исследуемых материалов на 1 мм толщины необходимо использовать уравнение:
ИМИТ 1
где: τ - время защитного действия материала по каплям БХЭС на 1 мм толщины;
ИМИТ
τ - фактическое время защитного действия материала по каплям БХЭС;
L - фактическая толщина образца испытываемого материала, мм.
Уравнение для расчета времени защитного действия материалов лицевых частей противогазов (на 1 мм толщины) по каплям β,β'-дихлордиэтилсульфида с использованием данных по бутил-β-хлорэтилсульфиду имеет вид:
Коэффициент пересчета для материалов лицевых частей, изготовленных из резин на основе натурального каучука, составляет 0,67, а для резин, изготовленных на основе синтетического изопренового каучука, - 0,55.
Результаты испытаний показали, что бутил-β-хлорэтилсульфид менее токсичен, чем β,β'-дихлордиэтилсульфид, а в реакциях с солью тимолфталеина в растворе этилового спирта (реактив Т-135) дает устойчивый индикационный эффект.
Главным преимуществом предлагаемого изобретения является то, что:
вместо β,β' - дихлордиэтилсульфида используется менее токсичное вещество - бутил-β-хлорэтилсульфид;
-3
количественное определение проникающего за образец материала бутил-β-хлорэтилсульфида проводится фотоколориметрическим методом анализа с пределом чувствительности 1·10 мг/мл и погрешностью, не превышающей 15%;
способ позволяет проводить исследования по оценке времени защитного действия не только прорезиненных тканей, но и материалов лицевых частей противогазов (резин) различной толщины с учетом ингаляционной составляющей.