Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8943:2011 Chất lượng không khí vùng làm việc – Xác định các nhóm izoxyanat hữu cơ tổng số trong không khí bằng 1-(2-metoxyphenyl) piperazin và sắc ký lỏng

Lời giới thiệu

Izoxyanat (các phân tử chứa nhóm chức NCO) là các phân tử hoạt động mạnh được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp sơn, màng xốp polyuretan, nhựa tổng hợp và keo dán. Izoxyanat được biết đến như chất kích ứng hô hấp và là nguyên nhân chính của bệnh bụi phổi nghề nghiệp do hóa chất gây ra. Phơi nhiễm izoxyanat có thể xảy ra qua đường thở và tiếp xúc qua da. Các nước Úc, Airơlen và Vương quốc Anh đã xác định các giới hạn tiếp xúc nghề nghiệp dài hạn (trung bình theo thời gian 8 h) là 20 mg/cm³ [nhóm izoxyanat (NCS) tổng số] và giới hạn tiếp xúc nghề nghiệp ngắn hạn (15 min) là 70 mg/cm³ đối với không khí vùng làm việc. Thêm vào đó, Phần Lan đã xác lập giới hạn tiếp xúc ngắn hạn (15 min) là 35 mg/cm³, Thụy Điển đã xác lập giới hạn tiếp xúc nghề nghiệp dài hạn (trung bình theo thời gian 8 h) là 5 ppb[1]⁾ [nhóm izoxyanat (NCS) tổng số] và giới hạn tiếp xúc ngắn hạn (15 min) là 10 ppb cho không khí vùng làm việc. Các giới hạn này là cho tổng izoxyanat, nghĩa là monome và tất cả polime izoxyanat (cũng còn được gọi là oligome, polyizoxyanat, oligo- izoxyanat hoặc perpolyme).

Lấy mẫu và phân tích các izoxyanat truyền theo không khí là không dễ. Izoxyanat tồn tại ở rất nhiều dạng hóa chất, như monome, oligome và các polyme cấu trúc phân tử lớn và phức tạp hơn, và trong hỗn hợp của tất cả các dạng này. Izoxyanat oligome và polyme được sử dụng thông dụng trong công nghiệp vì chúng ít bay hơi hơn so với monome và do đó nguy hiểm hơn izoxyanat. Izoxyanat xuất hiện theo một loạt các dạng vật lý, ví dụ hơi, sol khí và chất lỏng. Một phương pháp lấy mẫu thích hợp cho một dạng vật lý của izoxyanat đương nhiên là không thích hợp cho các dạng vật lý khác của izoxyanat. Trong vùng làm việc, các chất khác cũng có thể có mặt trong không khí, như hơi nước, bụi, các amin và các loại cồn tùy theo loại sản phẩm và quá trình đang được sử dụng, và các chất này có thể cản trở phân tích sắc ký lỏng (LC). Các tiêu chuẩn về izoxyanat polyme là không sẵn có để dùng, thế nhưng các loại izoxyanat này cần phải được định lượng để có được kết quả izoxyanat tổng số.

Do bản chất phản ứng của nhóm izoxyanat, phân tích trong vùng làm việc thông thường được tiến hành bằng bẫy izoxyanat với thuốc thử dẫn xuất để tạo ra một chất dẫn xuất bền vững. Tiêu chuẩn này dựa trên phương pháp của Vương quốc Anh (UK) là MDHS25/3^[1] để xác định izoxyanat.

Phương pháp này bẫy izoxyanat với 1-(2-methoxyphenyl)piperazine (MP) để tạo thành dẫn xuất urê bền và ổn định. Dẫn xuất urê được phân tích bằng LC với detector hóa điện tử (EC) và detetor cực tím/khả biến (UV/vis). Sử dụng tiêu chuẩn đã ban hành hoặc biên soạn tiêu chuẩn có thể định lượng được để phân tích izoxyanat bằng sử dụng detector UV/vis. Tiêu chuẩn này có ưu điểm là detector UV/vis ổn định hơn ditector hóa điện tử (EC). Tuy nhiên, vì phần lớn izoxyanat polime được sử dụng trong công nghiệp, nên hiện nay không có tiêu chuẩn để phân tích và sử dụng detector EC để định lượng những hợp chất này, oxy hóa nhóm methoxy với thuốc thử dẫn xuất MP. Vì nhóm này thông dụng cho tất cả izoxyanat được dẫn xuất MP, các loại polyme đều có thể được hiệu chuẩn bằng sử dụng izoxyanat monome tương ứng.

Quy trình được sử dụng để lấy mẫu izoxyanat trong vùng làm việc tùy thuộc vào dạng vật lý của izoxyanat. Dùng cái lọc để lấy mẫu là có hiệu quả. Một ống hấp phụ/kết hợp cái lọc được khuyên dùng để lấy mẫu sol khí. Phương pháp này được chứng minh là phù hợp cho các izoxyanat thông thường như mono izoxyanat và diizoxyanat, nghĩa là methylenebis(phenylizoxyanat) (MDI), phenylizoxyanat (PI), toloen-2,6- diizoxyanat và toloen-2,4-diizoxyanat (TDI), 1,6- (xyclohexylizoxyanato)hexane (HDI), izophoronediizoxyanat (IPDI), naphthyldiizoxyanat (NDI), methylenbis(xyclohexylizoxyanat) (MDI hydro hóa) và butylizoxyanat cũng như izoxyanat polyme dựa theo các monome này.

CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ VÙNG LÀM VIỆC – XÁC ĐỊNH CÁC NHÓM IZOXYANAT HỮU CƠ TỔNG SỐ TRONG KHÔNG KHÍ BẰNG 1-(2-METOXYPHENYL)PIPERAZIN VÀ SẮC KÝ LỎNG

Workplace air quality – Determination of total organic isocyanate groups in air using 1-(2-methoxyphenyl)piperazine and liquid chromatography

Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này đưa ra hướng dẫn chung về lấy mẫu và phân tích các hợp chất izoxyanat hữu cơ (NCO) lơ lửng trong không khí vùng làm việc.

Tiêu chuẩn này phù hợp cho nhiều hợp chất hữu cơ chứa các nhóm chức izoxyanat, bao gồm cả izoxyanat monome và prepolyme. Ví dụ về các monome thơm bao gồm toluen diizoxyanat (TDI) (cả 2,4- và 2,6-diizoxyanatotoluen), naphtyl diizoxyanat (NDI), (1,5- diizoxyanatonaphtalen) và metylenebis(4-phenylizoxyanat [MDI, được gọi tên có hệ thống là di-(4-izoxyanatophenyl)metan]. Ví dụ về các monome mạch thẳng bao gồm izophoron diizoxyanat (IPDI, được gọi tên có hệ thống là 1-izoxyanato-3-izoxyanatometyl-3,5,5-trimetylxyclohexan), metylenebis(xyclohexylizoyanat) (MDI hydro hóa, HMDI) và 1,6-diizoxyanatohexan (HDI) (cũng được biết là 1,6-hexametylendiizoxyanat). Các monome chứa một nửa izoxyanat (ví dụ metyl izoxyanat, etyl izoxyanat, phenyl izoxyanat, hexyl izoxyanat) được tạo thành trong quá trình nhiệt phân của polyuretan, nghĩa là trong ngọn lửa của quá trình hàn và cắt bằng laze. Các polyme izoxyanat, cũng được gọi là polyizoxyanat, homopolyme, oligome hoặc prepolyme, được chuyển hóa từ các monome diizoxyanat do tự trùng ngưng hoặc phản ứng với polyol. Diizoxyanat dạng polyme được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp sản xuất polyuretan, sơn, chất phủ bề mặt và chất kết dính.

Tiêu chuẩn này phù hợp để đo bất kỳ sản phẩm nào chứa các nhóm izoxyanat tự do. Tiêu chuẩn này được phát triển ban đầu để sử dụng chung cho MDI, HDI, TDI, oligome và polyme của chúng ^[1]. Tiêu chuẩn này cũng đã được sử dụng cho IPDI, HMDI, NDI, và cả oligome và polyme của chúng. Giới hạn tiếp xúc đối với các izoxyanat của Anh yêu cầu đo tất cả các nhóm izoxyanat, nghĩa là diizoxyanat dạng monome, dạng oligome, dạng prepolyme và diizoxyanat dạng polyme và monoizoxyanat. Vì cấu trúc và phân tử lượng của các izoxyanat khác nhau nên các điều kiện sắc ký sử dụng cần phải được thay đổi cho phù hợp với công thức izoxyanat được xác định. Nếu cả các izoxyanat và các amin được xác nhận là cùng tồn tại và cả hai cần xác định, thì tiêu chuẩn có thể xác định đồng thời cả amin và izoxyanat có thể là phù hợp hơn^[2]. Phương pháp này cũng được cải biên để xác định mono-izoxyanat sinh ra trong quá trình nhiệt phân^[3], sử dụng khối phổ^[4] và dụng cụ lấy mẫu khác, ví dụ sử dụng cái lọc 37 mm và bộ đỡ cái lọc, nhưng những cải biên này không được đề cập trong tiêu chuẩn này. Nếu sử dụng một phiên bản cải biên của phương pháp này, thì trách nhệm của người sử dụng phải chứng minh rằng những cải biên đó là đúng.

Phương pháp này được dùng để xác định nồng độ khối lượng trung bình theo thời gian của các izoxyanat hữu cơ trong không khí vùng làm việc, và phù hợp cho lấy mẫu theo thời gian trong khoảng 0,5 min đến 8 h. Phương pháp này được thiết lập để giám sát mẫu cá nhân, nhưng cũng có thể được sử dụng để quan trắc địa điểm cố định bằng một sự cải biên phù hợp.

CHÚ THÍCH: Mục tiêu của việc quan trắc không khí thường là để xác định sự tiếp xúc của người lao động và, vì thế, quy trình mô tả trong phương pháp này là để lấy mẫu cá nhân ở vùng thở. Phương pháp này có thể được sử dụng để lấy mẫu nền và lấy mẫu điểm cố định. Tuy nhiên phải nhận thức rằng, do tác động khí động học, các dụng cụ lấy mẫu dùng cho lấy mẫu cá nhân không nhất thiết phải đưa ra đặc tính thu mẫu giống như khi sử dụng cho các mục đích khác.

Phương pháp này phù hợp để đo các izoxyanat hữu cơ trong không khí có nồng độ nằm trong khoảng 0,1 mg/m³ đến 140 m/m³ với thể tích mẫu là 15 L. Giới hạn phát hiện định tính và định lượng izoxyanat, được xác định bằng ba lần và mười lần độ lệch chuẩn của phép xác định sáu mẫu trắng, đã được tìm thấy là tương ứng từ 0,001 mg đến 0,004 mg izoxyanat trong mẫu tương ứng (phát hiện bằng EC).Với 15 L mẫu không khí, những giá trị này tương đương với giới hạn định tính và giới hạn phát hiện định lượng là 0,07 mg/m³ và 0,3 mg/m³, tương ứng.

(Nguồn tin: Trích dẫn: TCVN 8943:2011)