ИМИТАТОР β,β'-ДИХЛОРДИЭТИЛСУЛЬФИДА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАЩИТНОЙ МОЩНОСТИ ИЗОЛИРУЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2005 года по МПК G01N15/08 C07C323/03 

Изобретение относится к области исследований или анализа защитных свойств материалов путем определения их проницаемости, а именно к применению γ-(хлорпропил)пропилсульфида в качестве имитатора, моделирующего проникающую способность β,β'-дихлордиэтилсульфида (иприта) через защитные материалы средств индивидуальной защиты (СИЗ) и обладающего меньшей токсичностью по сравнению с имитируемым токсичным химикатом (γ-(хлорпропил)пропилсульфид относится к соединениям III класса токсичности, иприт - к I классу).

Химическая структура γ-(хлорпропил)пропилсульфида приведена в формуле (I)

Использование имитаторов обусловлено тем, что в последние годы было существенно сокращено количество токсичных химикатов (ТХ), предназначенных для проведения исследований и испытаний по оценке защитных свойств средств индивидуальной защиты (СИЗ) в связи с вступлением в силу Конвенции о запрещении химического оружия... При этом объемы проводимых испытаний образцов СИЗ в ходе их разработки, производства, эксплуатации и хранения остаются на прежнем уровне.

Известно, что в качестве имитатора иприта для оценки эффективности перспективных образцов защитных материалов и изделий из них используют метиловый эфир салициловой кислоты (МЭСК) /Аlат Т., Paul S. Qrasso, Use of Methyl Salicylat as Trialing Chemical Agent Simulant Cdr, CRDEC, ATT N SM CCR-RSP, Aberdeen Proving Ground, MD 21010-5423, 1990/, дихлорэтиловый эфир /Perspiration poisoning of prottective clothing materials-part III Study ofa new agent simulant, a modifed undergarment fabric theoretical protteclive life, USA 1980/, диамилсульфид /Second International Simposium on Protection aqainst CWA, Stockholm, June 1986/ и др. По совокупности физико-химических свойств, таких как молекулярный вес, температура кипения, концентрация насыщенного пара, поверхностное натяжение, растворимость в воде и др., наиболее близким аналогом иприта является МЭСК. Он относится к соединениям III класса токсичности (иприт - 1 класс токсичности).

В России и за рубежом известны методы количественного химического анализа (КХА) МЭСК. К ним относятся методы газожидкостной хроматографии, спектрофотометрические методы в УФ и ИК областях спектров, специфические методы с использованием ионселективных электродов /Аlат Т., Paul S. Qrasso, Use of Methyl Salicylat as Trialing Chemical Agent Simulant Cdr, CRDEC, ATT N SM CCR-RSP, Aberdeen Proving Ground, MD 21010-5423, 1990/.

Комплекс оборудования и реактивов вышеперечисленных методов включает дорогостоящие приборы. Кроме того, процессы массопереноса иприта и МЭСК через изолирующие защитные материалы различны вследствие существенных отличий в их химическом строении, поэтому МЭСК используют только для оценки защитных свойств фильтросорбирующих материалов /Аlат Т., Paul S. Qrasso, Use of Methyl Salicylat as Trialing Chemical Agent Simulant Cdr, CRDEC, ATT N SM CCR-RSP, Aberdeen Proving Ground, MD 21010-5423, 1990/.

Вследствие этих причин были проведены поиск и разработка химических соединений, менее токсичных, чем иприт, и способных к индикации методами качественного и количественного химического анализа, которые используют при определении иприта. В результате теоретических и экспериментальных исследований было установлено, что указанным требованиям соответствует β-(хлорэтил)бутилсульфид, который относится к несимметричным производным иприта. Это соединение обладает лучшей по сравнению с ипритом проникающей способностью (в 5,6...9,9 раза проникает быстрее) через изолирующие материалы на основе бутилкаучука, его индикацию проводят с использованием спектрального метода качественного анализа, применяемого для определения иприта, и он менее токсичен (относится ко II классу токсичности) /Заявка на изобретение №2001127036 от 4.10.2001 г./. Однако этого недостаточно для значительного снижения ущерба здоровью, который может возникнуть у персонала, работающего долгое время с этим соединением.

Таким образом, задачей изобретения является оценка возможности использования имитатора иприта (I) для определения его проникающей способности через защитные материалы СИЗ с использованием доступного оборудования и реактивов.

Задача достигается путем последовательного выполнения следующих этапов исследований по обоснованию выбора имитатора иприта:

1. Оценка токсикологических характеристик имитатора (I).

2. Оценка возможности определения имитатора (I) спектральным методом качественного анализа, который используется при определении времени защитного действия материалов по иприту.

3. Проведение сравнительных исследований по определению проницаемости защитных материалов с использованием иприта и имитатора (I).

4. Определение корреляционной связи между временем появления индикационного эффекта (ВПИЭ) за испытуемым образцом материалов, соответствующего критерию исчерпания его защитных свойств по иприту и имитатору (I).

Оценку токсикологических параметров имитатора (I) проводили на белых мышах. В результате исследований установлено, что имитатор (I) относится к соединениям III класса токсичности.

Оценку защитных свойств материалов можно провести спектральным методом качественного анализа, основанным на визуальном способе индикации малых количеств иприта, проникших через материалы. В основу метода положена реакция иприта с хлорамином (ХА), при которой выделяется соляная кислота, способная изменять цвет индикатора /Kharasch N. Organic sulphur compounds. Symposium publication division. Oxford, Pergamon Press, 1961, p. 1-624/.

Индикацию иприта, прошедшего через образец материала, осуществляют визуальным способом при помощи индикаторной системы - ваты, бумаги, ткани или адсорбента, пропитанной растворами хлорамина и индикатора, которые изменяют свой цвет при взаимодействии соляной кислоты с индикатором.

Например, при использовании в качестве индикатора метилоранжевого происходит переход от желтой окраски к малиновой в интервале значений рН 3...4.

Положение атома серы и структура в молекулах имитатора (I) и иприта подобны, что предопределяет схожесть параметров процессов их химического взаимодействия с ХА с выделением соляной кислоты, вызывающей изменение окраски индикаторной ваты, по реакции:

Для подтверждения вышесказанного провели сравнительную оценку ВПИЭ у индикаторной ваты по парам иприта и его имитатора (I). Индикаторную вату фиксировали на стекле размером 4×4 см, которое помещали над стеклянной кюветой размером 3×3×5 см. В кюветы наливали иприт и имитатор (I). Расстояние от стекла с индикаторной ватой до зеркала жидкости составляло 3 см. Температура испытаний составляла 21±2°С.

В результате испытаний установлено, что ВПИЭ у индикаторной ваты по парам иприта составляет 30 с, по парам β-(хлорэтил)бутилсульфида и имитатора (I) - 15 с, а по парам МЭСК индикационный эффект отсутствует, что свидетельствует о возможности использования спектрального метода качественного анализа иприта для индикации имитатора (I).

На следующем этапе провели оценку проницаемости изолирующих материалов по иприту и его имитатору.

Объектами испытаний являлись изолирующие материалы на текстильной основе с односторонним и двусторонним полимерным покрытием на основе бутилкаучука (БК).

Комплекс оборудования для испытаний включал: прибор, представляющий диффузионную ячейку, термостат для поддержания постоянной температуры испытаний и дозатор для нанесения капель (масса капли от 0,1 до 5 мг) на поверхность образцов материалов.

Порядок испытаний был следующий: комплектовали пакеты испытуемых образцов материалов (верхний слой - изолирующий материал, средний - хлопчатобумажная ткань арт.3303 и нижний - бязь), помещали индикаторную вату под нижний слой пакета, весь пакет материалов закрепляли в диффузионных ячейках приборов, которые затем помещали в термостат и выдерживали при температуре испытаний 38±2°С не менее 20 мин, после этого их извлекали из термостата и на поверхность изолирующих образцов материалов при помощи дозатора наносили мелкие капли иприта или его имитатора (I).

При помощи зеркала 3 через каждые 5 мин наблюдали за цветом индикаторной ваты. Время появления малиновой окраски у индикаторной ваты на участке площадью 2...4 мм² считали временем защитного действия (ВЗД) образцов от иприта и его имитатора (I).

Результаты экспериментальных исследований представлены в таблице.

Защитные свойства прорезиненных тканей на основе БК от иприта и имитатора (I)Наименование материалаТолщина, ммВремя защитного действия от капель, минипритимитатор(I)β-(хлорэтил)бутилсульфидодносторонний изолирующий материал0,381944170двусторонний изолирующий материал0,402234883

Анализ данных таблицы показывает, что время защитного действия испытуемых образцов материалов от капель иприта в среднем в 4,7 раза больше, чем при испытаниях по имитатору (I) в аналогичных условиях. Кроме того, проникающая способность имитатора (I) в среднем в 2 раза больше, чем у β-(хлорэтил)бутилсульфида.

Параметром корреляционной связи является коэффициент пересчета, который представляет собой отношение значений ВЗД по иприту и его имитатору (I):

Коэффициент пересчета для прорезиненной ткани с односторонним полимерным покрытием составляет 4,75, а с двусторонним полимерным покрытием - 4,65.

Таким образом, разработанное техническое решение позволяет применять γ-(хлорпропил)пропилсульфид в качестве безопасного и менее токсичного, чем β-(хлорэтил)бутилсульфид, имитатора β,β'-дихлордиэтилсульфида при оценки защитных свойств изолирующих образцов СИЗ в условиях действия Конвенции о запрещении химического оружия.

Использование: изобретение относится к области исследований или анализа защитных свойств материалов путем определения их проницаемости. Сущность: применяют γ-(хлорпропил)пропилсульфид в качестве имитатора, моделирующего проникающую способность β,β'-дихлордиэтилсульфида (иприта) через защитные материалы средств индивидуальной защиты. Определение проникающей способности осуществляют спектральным методом качественного анализа. Технический результат изобретения заключается в использовании в качестве имитатора иприта - менее токсичного соединения. 1 табл.

Применение γ-(хлорпропил)пропилсульфида в качестве имитатора β,β'-дихлордиэтилсульфида для определения защитной мощности изолирующих материалов с использованием спектрального метода качественного анализа.