سمي‌بودن نسبي گازهاي حاصل از گرم كردن بيش از اندازه لاستيك‌ها و پلاستيك‌ها

سمي‌بودن نسبي گازهاي حاصل از گرم كردن بيش از اندازه لاستيك‌ها و پلاستيك‌ها

خلاصه

لاستيك‌ها و پلاستيك‌ها زماني‌كه تا نزديكي نقطه تخريب خود گرم مي‌شوند امکان تولید گازهای سمی توسط این مواد وجود دارد. این مقاله روی داده‌های موجود در مورد سمی بودن گازهای حاصل از تفكافت‌ (پیرولیز) این مواد بحث و بررسی می کند.

مقدمه

یكي از نكات مهم در استفاده از لاستيك‌ها و پلاستيك‌ها كه گاهي اوقات نگراني‌هاي زيادي را نيز به دنبال دارد امكان توليد گازهاي سمي توسط اين مواد٬ زماني كه تا نزديكي نقطه تخريب خود گرم مي‌شوند مي‌باشد. به واسطه اين نگراني٬ مسئوليت صنعت‌گران در قبال مشتريان خود و عموم مردم جامعه اين است كه محصولات خود را با فناوري‌هاي موجود سنجيده تا اطمينان حاصل شود محصول آنها فاقد ريسك غيرمعمول يا نامعقول ميباشد. كارگزاران دولتي از توسعه روش‌هاي غربال‌گري براي ارزيابي مواد حمايت كرده‌اند. آزمايشگاهي شامل روش‌هاي آزمايشي غربال‌گري در دانشگاه سان‌فرانسيسكو و تحت حمايت موسسه ملي هوا و فضا تاسيس و گسترش يافته است، هدف اين آزمايشگاه مقايسه مواد از جنبه سمي بودن نسبي آنها تحت شرايط آزمايشي خاص شامل دستگاه‌ها، امكانات و كاركناني كه در توان‌مندي اكثر آزمايشگاه‌هاي ديگر نيز باشند٬ بود. بر اساس آن‌چه كه ذكر شد و محدوديت‌هاي موجود، اين روش به منظور معرفي موادي كه تحت شرايط آزمايشي خاص سمي‌تر هستند طراحي شده و لزومي به بيان علت سمي بودن آنها وجود ندارد. اين مقاله داده‌هاي ارزيابي شده توسط اين روش روي لاستيك‌ها و پلاستيك‌ها را بيان مي‌كند.

دستگاه

يك لوله افقي گرم شده از جنس Lindberg براي تف‌كافت مورد استفاده قرار مي گيرد. مواد مورد آزمايش در يك ظرف از جنس كوارتز كه در داخل يك لوله از جنس كوارتز قرار داده شده است تف‌كافت مي‌شوند. اين لوله از يك سر توسط يك كلاهك بسته شده است و از سر ديگر به محفظه‌اي كه حيوانات در آن قرار مي‌گيرند متصل است. طراحي اين محفظه (شكل 1) توسط NASA صورت گرفته و براي اينكه بتوان مشاهده حيوانات را به صورت پيوسته و آسان انجام داد از جنس پلي‌متيل متاكريلات شفاف ساخته شده است. حركت آزادانه موش‌ها در داخل محفظه سبب مي شود كه بتوان رفتار طبيعي و محدود نشده آنها را ارزيابي نمود. پلي متيل متاكريلات به لحاظ سهولت در توليد، وزن كمتر، مقاومت در برابر شوك و خنثي بودن در برابر فلوريد هيدروژن كه گازي كه از تف‌كافت بعضي بسپارهاي مصنوعي متصاعد مي‌شود از شيشه برتر است. محفظه داراي حجم كلي 4.2 ليتر است. گنبد بالايي محفظه قابل جابجايي است و توسط يك حلقه اتصال‌دهنده به بخش زيرين وصل شده و محل اتصال توسط يك o-رينگ كاملا آب‌بندي شده است. دسترسي به محفظه توسط دو سيلندر افقي با قطرهاي متفاوت كه به بخش گنبدي متصل شده‌اند امكان پذير مي باشد.

چگونگي عملكرد

لوله تف‌كافت، ظرف تف‌كافت، محفظه نگهداري حيوانات و همه بست‌ها و رابط‌ها قبل از هر آزمايش كاملا شسته و خشك مي‌شوند، ظرف تف‌كافت يكبار بدون و يكبار با نمونه قبل از هر آزمايش وزن مي‌گردد. وزن نمونه كه در اكثر آزمايش‌هاي غربال‌گري مورد استفاده قرار مي‌گيرد 1 گرم است كه در اين آزمايش نيز همين مقدار مورد استفاده قرار مي‌گيرد. حيوانات مورد آزمايش در داخل قفسه‌هاي پلاستيكي قرار مي‌گيرند كه هر گروه از حيوانات مورد آزمايش در داخل قفسه‌هاي جدا قرار مي‌گيرند. هر حيوان از لحاظ وزن و طبيعي بودن همه شرايطش مورد بازرسي قرار گرفته و سپس يك قسمت مشخص از بدن حيوان توسط جوهر با رنگ‌هاي مختلف علامت‌دار مي‌شوند. براي هر آزمايش 4 موش نر Swiss Webster با وزن 25-40 گرم مورد استفاده قرار مي‌گيرد . عدد4 بهينه تعداد موش‌هايي است كه در هر آزمايش مي‌توان مورد استفاده قرار داد. هر آزمايش دو يا چند بار تكرار مي شود كه اين تكرار سبب ارزيابي تفاوت ميان حيوانات مورد ازمايش و ميان آزمايش‌هاي مختلف مي‌شود. موش‌ها در داخل محفظه قرار داده مي‌شوند و 5 دقيقه زمان داده مي شود تا خود را با شرايط محيطي وفق دهند. تمامي سامانه داخلي محكم بسته شده است و تمامي اتصالات بررسي مي‌شوند كه در جاي درست قرار گرفته باشند . لوله مخصوص تف‌كافت كه حاوي نمونه مي باشد در داخل كوره قرار داده مي شود. اين كوره زماني كه از برنامه افزايش دما استفاده مي كنيم تا 200 درجه سانتي گراد پيش گرم مي شود و اگر از برنامه دماي ثابت استفاده كنيم تا 800 درجه سانتي گراد پيش گرم مي‌شود. زماني كه از برنامه افزايش دما استفاده مي‌كنيم كوره در ابتداي آزمايش روشن شده و با سرعت از پيش تعيين شده 40 درجه سانتيگراد بر دقيقه گرم مي‌شود و زماني كه دما به 800 درجه سانتي گراد رسيد دما به صورت دستي و يا خودكار تا پايان آزمايش كنترل مي‌گردد. طول زمان آزمايش 30 دقيقه است مگر اين‌كه 100 درصد مرگ‌وميرها زودتر اتفاق افتد. آزمايش بعد از مرگ آخرين حيوان پايان مي‌پذيرد و سپس قبل از باز كردن سامانه نمونه‌اي كه براي آناليز مورد لستفاده قرار گرفته بودخارج مي‌گردد. زماني كه اولين علامات ناتواني ظاهر مي‌گردد زماني است كه براي اولين بار عدم تعادل ( تلو تلو خوردن)٬ به زمين افتادن٬ غش كردن و تشنج مشاهده مي گردد. زمان تلو تلو خوردن به زماني گويند كه اولين بار فقدان تعادل و حركت ناهماهنگ در يك حيوان مورد آزمايش مشاهده مي‌گردد. زمان تشنج به زماني گويند كه اولين بارحركت ناهماهنگ ماهيچه اي در يك حيوان مورد آزمايش مشاهده ميگردد. زمان غش كردن به زماني گويند كه اولين بار عدم پشتيباني ماهيچه اي در يك حيوان مورد آزمايش مشاهده مي گردد. زمان مرگ به زماني گويند كه حركت و تنفس در يك حيوان مورد آزمايش قطع مي گردد. دما در محفظه‌اي كه حيوانات در آن قرار دارند هر يك دقيقه يكبار تا پايان آزمايش اندازه‌گيري و ثبت مي‌شود. زماني كه آزمايش خاتمه مي‌يابد حيوانات را از محفظه خارج كرده٬ ظرف حاوي نمونه را هم خارج مي‌كنند و اجازه مي‌دهند كه نمونه خنك شده و آنرا وزن مي كنند تا اينكه وزن نمونه تف‌كافت شده را محاسبه كنند. اگر همه حيوانات در طول آزمايش بميرند ظرف حاوي نمونه قبل از خروج حيوانات خارج مي‌شود تا از كاهش وزن بيشتر نمونه جلوگيري شود. حيوانات مورد آزمايش تا 14 روز بعد از انجام آزمايش مورد بررسي قرار مي گيرند تا هرگونه تغيير در ظاهر طبيعي آنها ثبت گردد. در هنگام آزمايش احتياج به يك جريان هواي كنترل شده به جاي سامانه كاملاً بسته داريم به اين منظور يك جريان هواي طبيعي با سرعت 1 ليتر بر دقيقه توسط يك پمپ به انتهاي بسته لوله تف‌كافت پمپاژ مي‌گردد. گاز آزاد شده‌اي كه در فضاي محفظه قرار دارد در يك سرنگ 60 ميلي ليتري جمع‌آوري شده و توسط سوانگاري(كروموتوگرافي) گازي شناسائي مي گردد.

ميزان محتواي اتيلن در نمونه EPDM Nordil1140 براي محقق مشخص نمي‌باشد. با افزايش ميزان اتيلن زمان مورد نياز براي مرگ كاهش يافته و غلظت مونوكسيد كربن و متان افزايش مي‌يابد. به نظر مي آيد كه مونوكسيد كربن حاصل از تف‌كافت نمونه‌هاي بسپاري عامل اصلي ايجاد سمي بودن مي‌باشد و با افزايش غلظت آن زمان لازم براي مرگ و مير كاهش مي‌يابد. نتيجه‌گيري سمي بودن نسبي گازهاي حاصل از تف‌كافت پلاستيك‌هاي اصلاح شده با لاستيك‌ها يك تابع خطي از ميزان غلظت هر يك از اجزاي آنها مي‌باشد و ميزان سمي بودن تابعي از ميزان مونوكسيدكربن توليد شده در حين فرايند تف‌كافت مي‌باشد.

واژه‌نامه:

Polymer بسپار

Pyrolysis تف‌كافت

System سامانه

منبع : مجله بسپار