Что мы не знаем о пластмассе: как она влияет на здоровье и окружающую среду

Полимер – этосоединения, молекулы которых состоят из многократно повторяющихся структурных единиц – звеньев. Они составляют основу живой материи – растений, животных. В самостоятельную группу веществ полимеры выделены в начале ХХ века.

Иногда полимерные материалы состоят из полимерной основы, однако в большинстве случаев в их структуру входит целый ряд химических соединений, придающих материалу пластичность, прочность, заданную расцветку и т.д. Поэтому полимерные материалы называют часто пластмассами. Полимерные материалы образуются в результате двух оснавных типичных реакций синтеза – полимеризации и поликонденсации.

При токсиколого-гигиенической оценке исходного сырья полимерных материалов необходимо учитывать следующие особенности. Мономеры обладают функционально активными химическими группами, очень реактивны и биологически агрессивны. Иногда биологическая активность определяется не только их токсичностью, но и загрязняющими примесями, которые являются более ядовитыми, чем сами мономеры. Как правило, мономеры не полностью вступают в химическую связь, образуя полимер, а в том или ином количестве находятся в свободном состоянии и мигрируют в окружающую среду. Что же касается остальных компонентов полимерных материалов, то ни один из них не присоединяется к макромолекуле и поэтому тоже поступают во внешнюю среду. Количество и длительность выделения вредных веществ из полимеров зависят от их летучести, упругости паров, климата, эксплутационных способностей и т. д.

Кроме того, в условиях эксплуатации под влиянием различных физических, механических, и химических факторов может наступить распад высокомолекулярных соединений, при котором из них высвобождаются исходные мономеры или новые продукты дезинтеграции в виде биологически активных низкомолекулярных соединений. В зависимости от назначения и свойств в композицию полимерных материалов могут входить связующие, вспенивающие агенты, пластификаторы, стабилизаторы, катализаторы, ингибиторы, растворители, антиоксиданты, антистатики, ускорители отверждения, лубриканты, наполнители, пигменты.

Основным условием для возможности проведения исследований полимерных материалов и изделий – является предварительное установление вида полимера, так как каждый из них выделяет только характерные для него химические вещества. Без выяснения этого момента задача исследователя значительно усложняется, т к неясно, какое химическое соединение будет мигрировать из материала и что именно следут искать в модельных растворах.

Процесс идентификации простыми методами можно условно разделить на 4 этапа:

• Идентификация по физическому состоянию ПМ, его внешнему виду;
• Идентификация по поведению в воде, в растворе тиосульфата натрия;
• Идентификация по поведению в пламени (горение) и при высокотемпературном воздействии (пиролиз);
• Идентификация по растворимости в различных растворителях.

Полимерные материалы подразделяют на группы по ряду признаков в зависимости от характера макроструктуры, природы связующих веществ, отношения к нагреванию, типа и разновидностей наполнителей, наличие пластификаторов и их видов.

2. По характеру макроструктуры пластмассы подразделяют на однородные и неоднородные. Однородные состоят только из связующего вещества, у этих пластмасс излом, как правило стелковидный. Неоднородные или композиционные – содержат наполнители, пластификаторы, стабилизаторы и другие вещества.

3. По отношению к нагреванию пластмассы подразделяют на термопластичные и термореактивные. Термопластичные – при нагревании всегда становятся пластичными (размягчаются), после охлаждения затвердевают и поэтому их можно перерабатывать в изделия несколько раз. К этим пластмассам относятся полиэтилен, полипропилен, полиметилметакрилат, полистирол и другие. Термореактивные – при первом нагревании размягчаются и принимают под давлением определенную форму, а затем при дальнейшем нагревании переходят в неплавкое нерастворимое состояние (фенопласты (фенолформальдегидные), аминопласты, алкидные смолы).

4. По типу и разновидности наполнителя бывают пластмассы в виде мелкого порошка (на изломе видны частицы наполнителя в виде мелких крупинок), слоистые (пропитанные смолой и спрессованные листы бумаги – гентинакс, ткани – текстолит), волокнистые (стеклотекстолит) и газонаполненные (пенопласт, пеноптен), отличающиеся пористой структурой.

5. По наличию пластификаторов – пластифицированные и непластифицированные. Непластифицированные – без пластификатора и поэтому характеризуются жесткостью (винипласт). В состав пластифицированных пластмасс входят пластификаторы, от количества которых зависят их эластичность (пластизоль), гибкость (полиэтилен), мягкость (поролон).

6. Пластмассы на основе природных полимеров – целлулоид, целлон, асфальтопековые пластмассы. 

Помимо «чистых» полимеров имеется целый ряд «смешанных» (сополимеров), представляющих собой результат сополимеризации двух или более видов смол (сополимер этилена с винилацетатом, пропиленом, сополимер винилхлорида с винилацетатом и другие).

При исследовании полимерных материалов применяются следующие термины и определения :

Токсикологические исследования – исследование химических веществ в эксперименте на лабораторных животных (белые мыши, белые крысы, кролики, морские свинки);

Токсикологическая безопасность продукции - отсутствие общетоксического воздействия, причиняющего вред жизни или здоровью граждан;

Индекс токсичности - интегральный показатель общей острой токсичности, определяемый in vitro на культуре клеток;

Санитарно-химические исследования – исследование полимерных материалов и изделий путем определения количественной миграции из них вредных химических веществ в объекты окружающей среды (воздух, водные вытяжки, модельная среда).

Модельный раствор – это раствор, имитирующий пищевой продукт.

Моделирование температурного режима – выдерживание модельного раствора при определенной температуре (или создание температурных условий, т.е в процессе использования изделия особое значение имеет его предназначение)

Миграция вредных веществ – «переход» веществ из полимера в модельную среду, которые во время обычного использования могут вызвать негативные отклонения в состоянии здоровья пользователя при содержании их в материале изделия превышающем допустимые концентрации;

Термостойкость – это испытание устойчивости образца к высокой температуре.

Кислотостойкость - это испытание устойчивости образца к кислой среде.

Одориметрические исследования – определение наличия, интенсивности и характера запаха воздуха, создаваемого химическими веществами, выделяющимися из исследуемого полимерного материала. 

Искусственная среда - среда обитания, созданная человеком для обеспечения своей жизнедеятельности;

«Насыщенность» материала – реальное соотношение поверхности исследуемого материала, его массы, длины изделий или объема к объему. 

Специалист отделения высокотехнологических исследований санитарно-гигиенической лаборатории филиала РГП на ПХВ «Национальный центр экспертизы» КСЭК МЗ РК по Кызылординской области А. С. Файзуллаева