CC BY
9
УДК 614.37 : 698.8 : 678.7"
САНИТАРНО-ХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПОЛИВИНИЛАЦЕТАТНЫХ БЕСШОВНЫХ ПОЛОВ С ДОБАВЛЕНИЕМ КАРБАМИДНЫХ СМОЛ
А. Н. Боков, С. Я. Федорчук, В. А. Прокопенко
Кафедра коммунальной гигиены Ростовского-на-Дону медицинского института
В строительстве жилых и общественных зданий все большее применение находят материалы и изделия на основе полимеров. Синтетические материалы сейчас широко используются для отделочных работ и особенно в качестве покрытий для полов. Предполагается, что к 1970 г. почти 2/з сооружаемых полов будут полимерными. Само собой разумеется, что новые синтетические материалы, используемые для покрытия полов, должны быть безвредны, т. е. не должны выделять в воздушную среду помещения вредные или обладающие запахом вещества 1.
Такая опасность вполне возможна из-за присутствия в этих материалах свободных мономеров, что связано с технологией их производства и обусловлено деструктивными процессами, старением полимеров и т. д. Относительно большая поверхность пола по сравнению с поверхностью мебели, предметов быта и других изделий, при изготовлении которых также могут применяться синтетические материалы, делает угрозу выделения вредных веществ покрытием особенно реальной.
Разработаны бесцементные и полимерцементные составы, предназначенные в основном для устройства бесшовных полов в жилых и общественных зданиях, причем вторые (т. е. полимерцементные составы) целесообразно использовать в промышленных и общественных зданиях с повышенными требованиями к истираемости полов.
Бесшовные мастичные составы, предложенные Всесоюзным научно-исследовательским институтом новых строительных материалов^ (В. Г. Кошкин с сотрудниками), состоят из водоразбавляемой поли-винилацетатной эмульсии в качестве синтетического связующего минерального наполнителя (в основном мелкие и молотые кварцевые пески) и красящего пигмента. Водоразбавляемая поливинилацетатная эмульсия заводского изготовления содержит около 50% сухой смолы й 15% пластификатора — дибутилфталата (Временные технические условия № М 363-56 МХП). Поливинилацетат получают путем эмульсионной полимеризации винилацетата с поливиниловым спиртом при 60—70°; последний одновременно является эмульгатором и стабилизатором. Дибутилфталат представляет собой сложный эфир нормального бутилового спирта и ортофталевой кислоты; это прозрачная маслянистая жидкость с температурой кипения 338°, содержащая не более 0,5% летучих веществ. Молекулы пластификатора способны проникать между макромолекулами полимера, уменьшая тем самым действие межмолекулярных сил и увеличивая подвижность цепей и звеньев-полимера.
Соотношение отдельных ингредиентов (связующее, наполнитель, пигмент, вода) зависит от слоя покрытия: в лицевом слое должно содержаться относительно больше поливинилацетатной эмульсии (до 40—50%), что обеспечивает более эластичное покрытие. В дальнейшем инженеры И. Е. Криволуцкий и др. для придания полам свойств упругости и водостойкости рекомендовали добавлять в лицевой слой покрытия наряду с поливинилацетатной эмульсией в качестве дополнитель-
1 СНиП 1-В. 15-62, Материалы и изделия на основе полимеров.
ного связующего карбамидные смолы (мочевино-формальдегидную,. меламино-мочевино-формальдегидную, мочевино-фурфурольную и др.).
Сооружение таких полов не требует больших трудовых затрат; они лишены щелей, имеют гладкую поверхность, нескользки, эластичны, малозвукопроводны и не дают пылеобразования; их легко подметать и мыть. Подбирая красители, можно придавать полам различную окраску. Широкое применение бесшовных полов в перспективе обусловлено чрезвычайно высокими темпами роста производства поливи-нилацетатных материалов. Вместе с тем следует предвидеть некоторые отрицательные свойства этих полов. Так, нами было установлено, что неудачный выбор основания, на которое наносится тонкий слой поли-винилацетатного покрытия, может снизить теплозащитные свойства
пола.
Прежде чем перейти к санитарно-химической характеристике поливинилацетатных полов с добавлением меламино-формальдегидной смолы, мы хотим отметить, что в литературе нам не удалось встретить соответствующих данных. Поливинилацетатные полы, которые мы изучали в одном из детских садов-яслей Ростова-до-Дону, конструктивно состоят из основания и синтетического покрытия толщиной 2,5—3 мм. Покрытие выполнено в такой последовательности: отгрунтовка основания 10% водной поливинилацетатной эмульсией; шпаклевка основания составом из поливинилацетатной эмульсии (1,5 кг на 1 м2 поверхности пола) и цемента (2,5 кг на 1 м2 поверхности пола); троекратное (с суточным перерывом) нанесение пистолетом-распылителем разбавленного водой до рабочей консистенции состава, куда входят 1,1 кг пластифицированной дибутилфталатом поливинилацетатной эмульсии, 0,3 кг мочевино-меламино-формальдегидной смолы, 1,5 кг сухого кварцевого песка в качестве наполнителя и 0,4 кг минерального пигмента на 1 м2
поверхности пола.
Следует указать, что и вскоре после сдачи объекта в эксплуатацию, и в дальнейшем в помещениях ощущался посторонний запах. Поскольку в состав изучаемого покрытия входит мочевино-меламино-формальдегидная смола, получаемая реакцией поликонденсации при ингибиторе метаноле, содержание которого достигает 6—15%, естественно было предположить, что в результате неполной завершенности реакции в воздушную среду помещений поступал свободный мономер формальдегид, а также метанол. Поливинилацетатная смола, получаемая реакцией полимеризации, по-видимому, не представляла опасности с гигиенической точки зрения. Однако в результате деструкции и деполимеризации ее можно было ожидать выделения винилацетата и уксусной кислоты. К тому же в качестве пластификатора в эту смолу добавлялся сложный эфир—дибутилфталат (15% веса сухой смолы), являющийся относительно летучим веществом.
Учитывая все это, мы определяли в воздухе изучаемых помещений формальдегид, метанол, винилацетат, уксусную кислоту и дибутилфталат. Забор проб воздуха производили в разное время года и суток при различных режимах проветривания помещений. В порядке контроля определение формальдегида проводили в другом, расположенном рядом детском саду такой же планировки и ориентации и при аналогичном размещении по отношению к проезжей части улицы (выхлопные газы автотранспорта, как известно, содержат альдегиды).
В качестве ПДК изучаемых веществ в воздушной среде помещений брали концентрацию веществ в атмосферном воздухе. Сводные данные о количестве проб, проанализированных зимой и весной 1964 г., длительности наблюдений и полученных результатах представлены в таблице.
Из таблицы видно, что формальдегид обнаруживался во всех помещениях детского сада-яслей на протяжении всего периода наблюдений
Результаты определения вредных веществ в воздухе помещений
Вещество
Концентрация
Количество проб
всего
положитель ные
абс.
%
Концентрация (в мг/м'Л)
максимальная
минимальная
средняя
Формальдегид в изучаемом помещении
Формальдегид в помещении, взятом для контроля . . .
Метанол.....
Винилацетат . . .
Уксусная кислота . .
Дибутилфталат . . .
Среднесуточная
Разовая
Среднесуточная
Разовая
Среднесуточная
Разовая
Среднесуточная
Разовая
Среднесуточная
9
78 4
12 9 10 9 11 3 14
9
67 0
8 2 0 0 0 0 0
100 85,9 0
66,5 22,2 0 0 0 0 0
0,0212 0,0088 0,0465 Следы
0
0
0,0065 Следы
0,0095 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
0,0123 0,0164 О
0,0029 0,0014 О О О О О
(в течение 15 месяцев) вплоть до замены изучаемого покрытия другим на 23-м месяце эксплуатации здания. Формальдегид в отобранных пробах определяли методом, разработанным Чжао Чжен-цы, по комплексному соединению с хромо-троповой кислотой, дающему в сильнокислой среде стойкое фиолетовое окрашивание.
При исследовании была выявлена отчетливая зависимость концентрации формальдегида от режима проветривания помещений. При недостаточном проветривании она превышала среднесуточную ПДК, принятую для атмосферного воздуха (12 мкг/м3), составляя в среднем 25,9 мкг/м3, а «з 25% случаев превышала и максимально разовую
ПКД (35,0 мкг/м3), достигая 46,5 мкг/м3. При открытых фрамугах или окнах содержание формальдегида в воздушной среде помещений поддерживалось на более низком уровне и ни разу не превышало ПДК. а иногда оставались лишь следы этого вещества. За-
Среднесуточная ПДК
Разовые концентрации ори открь/ть/х ори закрытых фрамугах фрамугах
СреЯнесушчнб/е концентрации
ПТТТГ) /
2
з
Рис. 1. Концентрация формальдегида (в мкг/м?) в помещениях с поливинилацетатными полами. / -
максимальные центрации; 3
концентрации; 2 — средние кон-минимальные концентрации.
от проветривания помещений
висимость концентрации формальдегида показана на рис. 1.
Нам представилась возможность изучить также зависимость содержания вредного вещества в помещении от температурных условий. Ввиду того что интенсивность проветривания служит более мощным фактором, влияющим на концентрацию формальдегида, чем темпера-
• а
тура, взаимосвязь обоих факторов мы анализировали в пробах, отобранных при закрытых фрамугах. О прямой положительной связи концентраций формальдегида и температуры воздуха в помещениях свидетельствует коэффициент корреляции (г=+0,76), достоверность которого, по таблицам Л. С. Каминского, превышает 99%.
Как известно, любой динамический процесс можно описать посредством математических формул, позволяющих вскрыть закономерность явления и количественно оценить его. Поэтому нами были использованы некоторые уравнения функциональной связи У = [ (х) для выявления зависимости между концентрацией формальдегида (У), температурой воздуха в помещении (Х1) и временем эксплуатации здания (х2). Теоретический ряд регрессии концентрации от температуры был рассчитан по уравнению параболы второго порядка. График параболической функции, построенный по уравнению У = 5,36+0,196^+
4-0,0179л? , представлен на рис. 2. Судя по этому рисунку, существует
Температура (0 градусах)
Рис. 2. Зависимость концентраций формальдегида от температуры окружающего воздуха.
Рис. 3. Истощение пласта покрытия
во времени при 20°.
прямолинейная зависимость между аргументом и функцией, т. е. с увеличением температуры происходит почти равномерное увеличение концентрации при коэффициенте регрессии /?= + 1,27 мкг.
Рассчитав поправочные коэффициенты на температуру, мы получили возможность интерполировать концентрации формальдегида в пробах, отобранных при закрытых фрамугах, к постоянной температуре (20°). Освободив таким образом концентрации формальдегида от температурных влияний, можно было проанализировать их временную зависимость. Ввиду того что в данном процессе должна наблюдаться обратная связь, теоретический ряд регрессии концентрации от времени
рассчитали по уравнению гиперболы. Линия регрессии гиперболиче-
151 5
ской функции 7=4,75 + 0,213*2+ ^ изображена на рис. 3. По оси
абсцисс на этом рисунке отложен месяц эксплуатации здания, а по оси ординат — концентрация формальдегида. Как видно из рисунка, происходит снижение способности покрытия пола выделять во внешнюю среду формальдегид, причем интенсивность .процесса постепенно замедляется при средней гармонической # = 0,43 мкг/месяц.
Теоретические расчеты, проведенные на основании изученной тем-пературно-временной зависимости концентраций, которые, безусловно,
не дают возможности предусмотреть другие факторы, влияющие на процесс выделения веществ из материала, свидетельствуют, что для снижения концентрации формальдегида до 0,012 мг/м3, т. е. до средне-
3 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Месяц
У \ мкг/м 3
УЦ 75+0,213Х+
3 Гигиена и санитария, № 8
33
суточной ПДК его для атмосферного воздуха, потребуется около 3 лет (при 20°) К Если же учесть возможность присутствия в воздухе помещений и других вредных веществ, то время, необходимое для снижения ожидаемых концентраций формальдегида до допустимых в условиях комбинированного действия, будет еще большим.
Метанол в отобранных пробах мы определяли колориметрически по методу Чжао Чжен-цы. В качестве окислителя использовали 1 % раствор перманганата калия. Из 21 пробы метанол был обнаружен в 10 (см. таблицу) в концентрациях от 0,0012 до 0,0095 мг/м3, что в десятки и сотни раз ниже ПДК этого вещества в атмосферном воздухе. Поскольку, однако, действие таких концентраций, очевидно, будет проявляться в условиях совместного присутствия ряда веществ (как и в данном случае), этот факт следует считать заслуживающим внимания.
Содержание уксусной кислоты в воздухе помещений мы изучали с помощью йодат-йодитной смеси по методике, разработанной Е. А. Перегуд и Е. Н. Кузьминой. Метод основан на йодометрическом определении уксусной кислоты с оттитровыванием выделяющегося йода раствором тиосульфата. Винилацетат исследовали бромометрически по С. Гурвич и П. Мельниковой. Метод основан на способности брома разрывать двойную связь винилацетата, к которой присоединяется 2 его атома. По количеству затраченного брома и устанавливают концентрацию вещества. Полимеризация винилацетата обычно ведется в присутствии инициаторов. Деполимеризация поливинилацетата под действием тепла приводит к выделению уксусной кислоты.
Анализы на уксусную кислоту и винилацетат не дали положительных результатов (см. таблицу). Это указывает на отсутствие деструктивных процессов (деполимеризация и пр.) или весьма слабую их степень в период наших наблюдений.
В состав монолитного покрытия в довольно большом количестве (15% веса сухой смолы) входит пластификатор — дибутилфталат. Поскольку процесс старения пластификатора происходит за счет улетучивания, можно было ожидать появления его паров в воздухе помещений. Учитывая это, мы определяли дибутилфталат титрометрическим методом. Вначале сложный эфир омыляли при нагревании, а затем избыток щелочи оттитровывали кислотой. Во всех пробах дибутилфталат не был обнаружен. Следует подчеркнуть, что исследования наши проводились через 1*/2 года после введения здания в эксплуатацию.
Выводы
1. Результаты исследований показали, что поливинилацетатные бесшовные полы с добавлением карбамидной смолы в течение длительного времени выделяют в воздушную среду помещений вредные вещества (формальдегид и метанол).
2. Содержание формальдегида в условиях недостаточного проветривания (особенно при повышенных температурах) превышает ПДК, установленные для атмосферного воздуха.
3. Изучаемые полы в данной рецептуре не могут быть рекомендованы для жилых зданий, детских и лечебных учреждений. Замена карбамидной смолы другим дополнительным связующим может значительно улучшить гигиенические свойства покрытия.
1 Расчет сугубо условный, так как автором не учитывается здесь фактор про-
ветривания, в зависимости от интенсивности которого указанные сроки могут резко
измениться. — Ред.
ЛИТЕРАТУРА
Кошкин В. Г., Ларкина В. На стройках России, 1962, № 11, стр. 6.— Криволуцкий И. Е., Каледин цев В. А. Наливные полы. М., 1962.—Ч е к у-н о в а М. П. В кн.: Труды научной сессии Ленинградск. ин-та гигиены труда и профессиональных заболеваний, посвящ. итогам работы за 1955 г. Л., 1958, стр. 224.
Поступила 3/VII 1964 г.
SANITARY AND CHEMICAL EVALUATION OF POLYVINYL ACETATE SEAMLESS
FLOORS WITH ADDITION OF CARBAMIDE RESINS
A. N. Bokov, S. Ya. Fedorchyuck, V. A. Prokopenko j
For a long period of time the authors examined the air in the rooms of a day nursery and kindergarten for harmful substances and attempted to determine certain factors influencing the intensity of their emittence by synthetic floor coating. The air of all the rooms contained formaldehyde at concentrations starting from traces up to those exceeding the maximal permissible ones for the atmosphere. The formaldehyde content of the air depended on the room ventilation regimen, the air temperature and the period of house exploitation. Methanol was detected in insignificant amounts. No vinyl acetate, acetic acid or dibutyl phthalate were discovered. The paper suggests the possible places, where the material could be used and the means of improvement of its hygienic properties.
УДК 613.155.3 : 613.634
А 9
МАТЕРИАЛЫ К ГИГИЕНИЧЕСКОМУ НОРМИРОВАНИЮ НИТРИТА ДИЦИКЛОГЕКСИЛАМИНА В ВОЗДУХЕ
ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ
Канд. мед. наук Н. К. Стацек
Киевский научно-исследовательский институт гигиены труда и профзаболеваний
Нитрит дициклогексиламина (НДА) —эффективный препарат для защиты от атмосферной коррозии таких металлов, как сталь, алюминий, никель и монельметалл, — относится к классу полициклических аминосоединений. Химическая стойкость и относительно малая летучесть, незначительная растворимость в воде и большая эффективность при защите металла от ржавчины способствовали использованию этого вещества в качестве ингибитора коррозии во многих отраслях промышленности.
НДА применяют в виде водно-спиртовых растворов, распыляя их на поверхности деталей, окуная в них изделия и пропитывая ими оберточную бумагу для создания защитной пленки на поверхности изделий. Ингибитор НДА испытывался более чем на 100 предприятиях и показал хорошие защитные свойства при складском хранении деталей в течение 1 —10 лет.
Структурная формула НДА:
О
/
СН
N
О
2
сн2 нс/чсн.
Но с
Н,С
СН
N
СН
н н
НоС
СН
СН
СН
3
35
