Применение цис-1,4-полиизопрена в качестве имитатора оптических свойств пинаколилметилфторфосфоната
USE OF CIS-1,4-POLYISOPRENE AS IMITATOR OF OPTICAL PROPERTIES OF PINACOLYLMETHYLFLUOROPHOSPHONATE

Изобретение относится к области разработки имитаторов токсичных химических веществ, а именно к использованию цис-1,4-полиизопрена в качестве имитатора оптических свойств пинаколилметилфторфосфоната для проверки работоспособности пассивных инфракрасных (ИК) дистанционных газосигнализаторов (фурье-спектрорадиометров) и при обучении специалистов работе на них.
Средства имитации токсичных химических веществ используются при проверке работоспособности приборов химического контроля. Критерием оценки работоспособности прибора химического контроля в этом случае является его срабатывание в присутствии имитатора. Для обучения специалистов действиям в условиях химического заражения и практическим навыкам работы с приборами химического контроля также могут применяться имитаторы токсичных химических веществ. Критерием оценки правильности пользования приборами химического контроля также является их срабатывание в присутствии имитатора, моделирующего те свойства токсичных химических веществ, которые вызывают индикационный эффект.
6
2
-1
-1
В литературе имеются сведения об использовании диметилметилфосфоната (DMMP) и гексафторида серы (SF) в качестве имитаторов фосфорорганических отравляющих веществ (ФОВ) при разработке и испытаниях лидарных систем дистанционного обнаружения химического заражения [1. А.И Еркин; Д.Д. Тальберг; В.А. Малышев; В.А. Гозенбук. Современные принципы организации и аппаратурного оснащения органов химической разведки и химического контроля (обзор) // Гражданская оборона за рубежом. - 1991. - №5-6, С. 39-44]. Однако данные соединения применяются для моделирования оптических характеристик ФОВ лишь в узком спектральном диапазоне 9,2-10,8 мкм (1087-980 см), соответствующем рабочему спектральному диапазону активных, лидарных, систем на основе СО лазеров, и не в полной мере имитируют оптические свойства ФОВ при проверке работоспособности и технического состояния пассивных инфракрасных дистанционных газосигнализаторов, функционирующих в более широком спектральном диапазоне 8,0-14,0 мкм (1250-714 см), соответствующем окну прозрачности атмосферы в средневолновой области инфракрасного спектра электромагнитного излучения. В тоже время указанные выше имитаторы ФОВ не пригодны для использования при обучении персонала работе на пассивных инфракрасных дистанционных газосигнализаторов и проверки их работоспособности, поскольку они сами являются токсичными и малодоступными соединениями.
Существует также нетоксичный имитатор пинаколилметилфторфосфоната N,N-диэтиланилин, имеющий наиболее близкие к нему физические характеристики (растворимость, плотность, вязкость) [2. Патент РФ №2404160, МПК С07С 317/04, G01N 21/00, 01.2006]. Однако данный имитатор применяется для решения задач по имитации химического заражения водных объектов.
7
Известны органические соединения, использующиеся в качестве имитаторов ФОВ, такие как триметилфосфат и диметилсульфоксид, имеющие близкие к ФОВ спектральные характеристики в среднем инфракрасном диапазоне в парообразном состоянии [3. Патент РФ №2261858, МПК С07С 317/04, G01N 21/35, 10.10.2005]. Однако применение данных соединений требует использования технически сложных диспергирующих устройств.
Кроме того, указанные имитаторы токсичных химических веществ безвозвратно расходуются при моделировании соответствующих объектов индикации. Наряду с этим, обеспечение воспроизводимости оптических характеристик создаваемых с их помощью тестовых объектов индикации само по себе является сложной технической задачей.
Кроме вышеуказанных данных в литературе [4. Фурье-спектрометр инфракрасный ИнфраЛЮМ ФТ-02 [Текст]: Методика поверки. 151.00.00.00.00.МП / разработчик и изготовитель ООО «Люмэкс» - Санкт-Петербург, 2004, 5. Морозов А.Н. Основы фурье-спектрорадиометрии / А.Н. Морозов, С.И. Светличный; [отв. ред. Г.К. Васильев]. - 2-е изд. испр. и доп. - М.: Наука, 2014] имеются также сведения об использовании пленочных имитаторов в лабораторных условиях для отладки и экспресс-тестирования работоспособности фурье-спектрорадиометров.
Очевидно, что применение газовых имитаторов не всегда оправданно, поскольку это влечет за собой применение вакуумной техники и газовых оптических кювет, что весьма трудоемко, затратно по финансам и времени и не всегда удовлетворяет требованиям техники безопасности. Чтобы избежать подобных трудностей, применяются имитаторы - микронные и более по толщине пленки, закрепленные по краям в оправу с рабочей площадью, перекрывающей полностью входную апертуру телескопа фурье-спектрорадиометра. В качестве подобных имитаторов использовались широко распространенные пленки полиэтилена, лавсана, полиимида, политетрафторэтилена, полипропилена. Однако инфракрасные спектры поглощения у данных материалов не обладают достаточной похожестью (корреляцией) со спектром пинаколилметилфторфосфоната для симуляции аналогичного индикационного эффекта у пассивных инфракрасных дистанционных газосигнализаторов при его обнаружении.
Таким образом, можно отметить, что в настоящее время отсутствуют нетоксичный, не относящийся к числу жидкостных или газовых, имитатор оптических свойств пинаколилметилфторфосфоната многократного действия для обучения специалистов навыкам работы на пассивных инфракрасных дистанционных газосигнализаторах и проверке их работоспособности в лабораторных и натурных условиях.
Целью изобретения является обоснование возможности использования нетоксичного, воспроизводимого и доступного продукта в качестве многократно используемого имитатора оптических свойств пинаколилметилфторфосфоната, позволяющего провести безопасное обучение специалистов для самостоятельной работы на пассивных инфракрасных дистанционных газосигнализаторах.
Данная цель достигается использованием продукта, обладающего аналогичными пинаколилметилфторфосфонату оптическими свойствами в инфракрасном диапазоне. Такими свойствами обладает цис-1,4-полиизопрен.
Основными критериями выбора имитатора оптических свойств можно считать наиболее полное совпадение количества спектральных полос поглощения, равной интенсивности основных полос и взаимного расположения спектров имитатора и пинаколилметилфторфосфоната в одинаковых ИК-диапазонах светопропускания.
В качестве имитаторов были исследованы пленки различных полимерных материалов: цис-1,4-полиизопрен, лавсан, полистирол и фторопласт. Спектр пропускания цис-1,4-полиизопрена в сравнении с представленным в [6. OPCW Cenlral Analytical Database, PDF-OCAD v. 14, Technical Secrelariat of the Organisation for the Prohibition of Chemical Weapons. December 2011., 7. FT-IR analysis of chemical warfare agents // Microchimica Acta 1988, Volume 94, Issue 1-6, pp 11-16 / Ernest H. Braue Jr., Michael G. Pannella] спектром пинаколилметилфторфосфоната изображен на фигуре 1.
Коэффициент корреляции спектра поглощения цис-1,4-полиизопрена со спектром пинаколилметилфторфосфоната составляет - 0,58. Таблица взаимной корреляции исследованных спектров представлена на фигуре 2.
Из представленных в таблице данных следует, что по совокупности оцениваемых параметров цис-1,4-полиизопрен имеет наиболее близкие к пинаколилметилфторфосфонату спектральные характеристики (положение максимумов основных аналитических линий цис-1,4-полиизопрена и пинокалилметилфторфосфоната совпадают, интенсивность и взаимное расположение линий ИК-спектров этих веществ имеют соизмеримые значения), и поэтому наиболее пригоден для применения в качестве имитатора оптических свойств пинаколилметилфторфосфоната при его индикации дистанционными газосигнализаторами. Кроме того, цис-1,4-полиизопрен является нетоксичным доступным и удобным в эксплуатации материалом, который широко применяется в качестве специальных изделий медицинского назначения и в различных отраслях промышленности и техники [8. Еркова Л.Н., Чечик О.С. Латексы [Текст] / Л.: Химия, 1983].