Газовыделение неметаллических материалов.

Высокиефизико-химические, механические и эксплуатационные качества полимерных материалов способствуют их широкому использованию в строительстве жилых, общественных, промышленных и других зданий, а также при создании герметически замкнутых помещений различного назначения, в том числе и кабин пилотируемых космических аппаратов. Для оборудования обитаемых отсеков космических кораблей применяется несколько сот наименований неметаллических. В их число входят конструкционные изделия, декоративные и отделочные покрытия, лакокрасочные материалы, эмали, грунты, герметики, компаунды и резины. Многие полимеры входят в состав бортовой аппаратуры и оборудования различного назначения, предметов личной гигиены и одежды космонавтов. Однако наряду с многочисленными положительными свойствами полимерные материалы имеют и недостатки: малую поверхностную стойкость, способность к старению, ухудшающую их качества, низкую теплостойкость, высокую горючесть и др. Большим недостатком полимеров, имеющим гигиеническое и токсикологическое значение, является их способность выделять во внешнюю среду вредные для здоровья человека химические вещества. Кроме того, к неблагоприятным последствиям может привести накопление на их поверхности зарядов статического электричества, возможность пылеобразования, способность стимулировать развитие на них микроорганизмов и вызывать раздражение кожных покровов и аллергический эффект. Но наибольшее гигиеническое значение имеет свойство полимеров выделять в воздушную среду летучие химические соединения. Потенциальная опасность их в этом случае зависит от ряда факторов: химического строения полимеров, токсичности исходного сырья и различного рода добавок, необходимых как для процесса полимеризации, так и для придания им необходимых заданных свойств, а также в значительной степени от условий эксплуатации и сроков промышленного изготовления образцов. Условия эксплуатации таких материалов в космических объектах имеют свои особенности и могут влиять на уровень газовыделений из них, а следовательно, и на токсичность.

Содержание летучих продуктов, обнаруженных в воздухе кабин космических кораблей, зависит от специфических условий микроклимата гермообъектов. Так, ограниченность объема обитаемых отсеков способствует быстрому накоплению в воздухе химических веществ до токсических уровней. Далее, воздушный объем закрытых помещений характеризуется по сравнению с открытой атмосферой статическим режимом, благоприятствующим не рассеиванию, а накоплению в нем токсических веществ. Обилие полимеров в ограниченном объеме может в некоторых случаях привести к тому, что отдельные строительные и декоративно-отделочные материалы при благоприятных микроклиматических условиях могут выделять не только вещества, входящие в рецептуру того или иного полимера, но и другие, ранее сорбированные ими из воздуха. Такие факторы полета, как вибрация и нагрузки влияют на полимеры, образуя микротрещины на их поверхности и тем самым увеличивая площадь миграции низкомолекулярных соединений. Вибрация и особенно невесомость способствуют запыленности воздуха.

Наличие конденсационной влаги в атмосфере способствует образованию аэрозолей и ядер конденсации, что в сочетании с действием озона и кислорода воздуха может изменить первоначальный состав веществ.

Таким образом, комбинация выделяющихся в воздух кабины космического корабля химических веществ, являющихся продуктами газовыделения из полимеров, могут быть настолько разнообразными и многочисленными, что прогнозировать их не представляется возможным. В связи с изложенным возникает необходимость гигиенической оценки неметаллических материалов, предназначенных для оборудования гермопомещений, и отбора тех из них, которые совсем не выделяют газов или характеризуются минимальным уровнем газовыделения.

Общепринятыми критериями гигиенической оценки полимеров являются предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ. Использования неметаллических материалов в гермообъемах имеет еще одну важную в токсикологическом отношении сторону – исследование продуктов термического окисления и разрушения полимеров при воздействии на них высоких температур и в условиях горения. Продукты термического окисления и горения полимеров представляют собой сложные газо-дымо-аэрозольные смеси, состав которых рецептурой образца и условиями его горения. Чаще всего полимеры в процессе пиролиза и горения выделяют в воздух высокотоксичные соединения, комбинированное действие которых характеризуется эффектом потенцирования.

В настоящее время при создании космических объектов гигиенический контроль включает следующие этапы:

- первичный анализ сводного перечня материалов, используемых в том или ином объекте;

- проведение санитарно-химических и токсикологических исследований на этапе лабораторных испытаний каждого образца полимера в отдельности в стандартных условиях (при определенной насыщенности, выраженной в кг/м³, г/м³, м²/м³, пм/м³, температуре 40°, давлении 760 мм рт.ст. и относительной влажности 60-70%);

- организация и проведение стендовых испытаний отдельных групп материалов, входящих в состав аппаратуры и оборудования, в заданных условиях эксплуатации;

- организация и проведение макетных испытаний всей совокупности примененных неметаллических материалов в условиях, максимально приближенных к реальным;

- идентификация продуктов газовыделения из полимеров и количественное определение в воздухе обитаемых отсеков космических кораблей.

Концентрация обнаруживаемых летучих веществ, по которым проводится токсикологическая оценка, - это относительные равновесные концентрации, образующиеся в процессе герметизации образцов в течение 7-10 суток в результате стабилизации процесса диффузии на границе раздела газообразной и твердой фазой. Эти концентрации могут служить показателями возможного загрязнения воздуха продуктами газовыделения из полимеров.

Неотъемлемой частью гигиенических исследований по безопасному применению полимеров в космической технике является анализ воздуха обитаемых отсеков космических кораблей в процессе осуществления космических полетов. 

Ионы в медицине.