УДК 613.63:677.857

ТОКСИЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА НОВОЙ ЭПОКСИДНОЙ СМОЛЫ И КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ЕЕ ОСНОВЕ

Я.Б. Ли

ГП НИИ медико-экологических проблем Донбасса и угольной промышленности, г. Донецк

В настоящее время широко применяются материалы, пригодные для работы в большом диапазоне температур, обладающие высокой прочностью и длительным сроком службы. Представителями таких материалов являются пластмассы на основе эпоксидных смол (ЭС) и композиционных материалов (КМ).

Под ЭС следует понимать любую молекулу, содержащую более одной эпоксигруппы, способную к переходу в термореактивное (отвержденное) состояние. Тип эпоксидной группы и ее расположение в молекуле оказывают влияние на реакционную способность ЭС. Установлено, что при соответствующем расположении в правильно выбранных условиях эпоксидная группа может вступать во взаимодействие более чем с 50 различными химическими группами [14].

ЭС универсальны вследствие своей незначительной усадки, хорошей химической стойкости, чрезвычайно высокой прочности клеевого соединения. Они находят применение для изготовления водоотталкивающих составов в текстильной промышленности, зубопротезной и протезной промышленности, в хирургии. Широко применяются в авто-, самолето- и судостроении, космонавтике, военной и нефтяной промышленности [1].

В процессе производства и применения эпоксидных материалов в зону дыхания работающих могут попадать летучие компоненты смол, а также аэрозоли исходных и промежуточных продуктов синтеза. Возможно загрязнение смолой кожных покровов, спецодежды, оборудования.

В зависимости от вида ЭС в составе комплекса летучих веществ могут выделяться эпихлоргидрин (ЭХГ), толуол, фенол, формальдегид, резорцин, анилин, диэтиленгликоль и др. Гигиеническое регламентирование содержания в воздухе рабочей зоны летучих компонентов смол (по аналогии с регламентированием других смесей химических веществ постоянного состава) производится по ведущему компоненту — постоянно присутствующему, определяющему характер токсического действия. Ведущим летучим компонентом ЭС является ЭХГ. Последний, попадая в организм человека или животного через дыхательные пути, кожу или рот, больше всего накапливается в крови и почках, медленно выводится с мочой [2, 13, 16].

В настоящее время установлено, что ЭС являются умеренно или малотоксичными при однократном введении в желудок (3-4 класс опасности) [2, 3, 16]. Как правило обладают раздражающим действием на кожу и слизистые оболочки, могут вызывать сенсибилизацию организма [4], оказывать мутагенное действие [5].

Отверждение ЭС протекает при взаимодействии с химически активными соединениями, известными под названием отвержденных агентов (отвердителей). Большинство отвердителей промотирует этот процесс в результате каталитического действия, другие принимает непосредственное участие в химической реакции и входят в состав смолы.

ЭК, состоящие из ЭС, отвердителя и, при необходимости, наполнителя, ускорителя и других компонентов, являются малотоксичными при однократном внутрижелудочном поступлении и ингаляционном воздействии на организм. Они не обладают раздражающим действием на слизистые оболочки глаз и на кожу, оказывают слабый аллергенный эффект. В этих композициях ослабляется токсическое действие ЭС из-за того, что функциональные группы отвердителей связывают свободные эпоксидные группы.

Отвержденные ЭК, не содержащие свободных эпоксидных и функциональных групп, являются малоопасными при однократном и повторном воздействии на организм.

Нами были изучены новая эпоксидиановая модифицированная смола марки УП-666-4 и эпоксидные композиции УП-6-144-1, УП-6-144-2, УП-6-144-2А на основе этой смолы.

В исследованиях на белых крысах, морских свинках, кроликах, в соответствии с требованиями методических указаний [6], определяли основные параметры токсичности, характер воздействия на организм.

Исследованные соединения вводили в желудок животных в виде раствора в ацетоне. У животных, переживших острое отравление и умерщвленных через 2 нед после затравки, определяли коэффициенты относительной массы внутренних органов и проводили гистологическое исследование. Среднюю смертельную дозу (ЛД₅₀) рассчитывали методом [7]. Способность к кумуляции оценивали по методу [8]. О токсическом действии судили по изменению общепринятых показателей, характеризующих поведенческие реакции, состояние ЦНС [9]. В крови определяли уровень гемоглобина и эритроцитов с помощью эритрогемометра. Лейкоциты подсчитывали общепринятым методом в камере Горяева. Активность каталазы и пероксидазы, выполняющих роль антиоксидантной защиты организма, оценивали по методу [10]. О функциональном состоянии почек судили по суточному диурезу после водной нагрузки (5 мл), содержанию мочевины в крови и в моче по реакции с ацетилмонооксимом (набор реактивов фирмы "ЛАХЕМА" ЧССР). Количество хлорид-ионов в моче — меркурметрическим методом [11].

Для выявления местного раздражающего действия вещества в количестве 50 мг вносили в конъюнктивальный мешок глаза кроликов или белых крыс, наносили однократно на освобожденную от шерсти кожу кроликов и белых крыс. Раздражающее действие оценивали по изменению участков кожи после 1, 10 и 20 аппликаций, кожно-резорбтивное — по состоянию интегральных (масса тела, поведенческие реакции, СПП) и специфических клинико-биохимических показателей, изменениям структуры внутренних органов. Аллергенное действие изучали согласно методическим указаниям [12].

ЛД₅₀ ЭС УП-666-4 при однократном введении в желудок составила для белых крыс 11,56±2,44 г/кг. Животные были вялыми адинамичными. Гибель наступала в течение первых 2 сут после введения. Во внутренних органах животных, переживших острое отравление, обнаружены дистрофические изменения в клетках печени, эпителии извитых канальцев почек, железистом эпителии слизистой оболочки желудка, отек головного мозга и мозгового вещества почек.

После однократного введения свежеприготовленных композиций в желудок белым крысам клиническая картина отравления характеризовалась возбуждением, сменявшимся адинамией, появлением резкого глубокого дыхания, у части животных отмечались судороги, боковое положение. ЛД₅₀ для крыс УП-6-144-1 составила 9,1±1,23 г/кг, УП-6-144-2 — 8,9±2,17 г/кг, УП-6-144-2А — 7,6±1,94 г/кг.

У крыс, умерщвленных через 2 нед после однократного перорального введения ЭК в желудке обнаружены комочки отвержденной массы. Гистологические исследования внутренних органов выявили изменения, аналогичные установленным у животных после введения ЭС, но степень их выраженности была ниже у ЭК.

Внесение ЭС и ЭК в конъюнктивальный мешок глаза кролика вызывало гиперемию, отечность, появление незначительного гнойного отделяемого.

При однократном нанесении ЭС и ЭК на кожу белых крыс отмечалась незначительная гиперемия, отечность, огрубение кожной складки. Эти явления держались в течение нескольких суток после контакта с веществом.

Повторное воздействие исследуемых соединений на кожные покровы белых крыс вызывало появление гиперемии, отечности. В дальнейшем, на фоне сухости и шелушения кожи, наблюдалось появление язв, трещин, участков некроза и отторжения тканей. После 10 аппликаций животные становились беспокойными, выявлялось уменьшение СПП, в крови — увеличение активности пероксидазы, содержания мочевины, снизился диурез, экскреция мочевины и хлоридов с мочой.

Результаты гистологических исследований внутренних органов крыс, подвергавшихся накожному воздействию ЭС и ЭК, также свидетельствуют о наличии кожно-резорбтивного действия. Обнаружена зернистая дистрофия гепатоцитов и нефроцитов извитых канальцев, лимфоидная инфильтрация в строме коркового слоя почек. В ткани мозга — отек, геморрагическое воспаление, в легких — межуточная пневмония.

Коэффициент кумуляции для ЭС составил 3,57 г/кг (умеренная способность к кумуляции), для ЭК УП-6-144-1 — 2,30 г/кг, для УП-6-144-2 — 2,35 г/кг и для УП-6-144-2А — 1,90 г/кг, что свидетельствует о наличии выраженных кумулятивных свойств. При комплексной сенсибилизации морских свинок (внутрикожное введение в ушко 1 % раствора ЭС и ЭК и нанесение через 10 сут 7 аппликаций 25 % растворов ЭС и ЭК на кожу) выявлено следующее: при повторном контакте с ЭС — выраженная степень сенсибилизации (100 % сенсибилизированных животных), что проявилось как реакцией со стороны кожи, так и со стороны крови (увеличение содержания эозинофилов в 10 раз по сравнению с контролем, коэффициента лизиса лейкоцитов — КЛЛ в 4,4 раза). При воздействии ЭК видимых изменений кожи не наблюдалось. У 45 % животных вывлено увеличение показателей КЛЛ по сравнению с контролем, что свидетельствует об умеренной способности вызывать сенсибилизацию организма.

Выводы
1. Эпоксидная смола УП-666-4 и эпоксидные композиции УП-6-144-1, УП-6-144-2 и УП-6-144-2А по величине ЛД₅₀ при однократном введении в желудок являются малотоксичными соединениями (4 класс опасности).
2. Эпоксидная смола и неотвержденные эпоксидные композиции оказывают раздражающее действие на кожу и слизистые оболочки, обладают кожно-резорбтивным действием.
3. Изученная смола и композиции являются аллергенами.
4. Эпоксидная смола и эпоксидные композиции обладают кумулятивными свойствами.
5. Характер воздействия эпоксидной смолы и эпоксидных композиций на организм аналогичен характеру воздействия других эпоксидных соединений. Отмечается преимущественное поражение почек, печени, ЦНС.
6. Параметры токсикометрии, степень выраженности изменений физиологических, клинико-биохимических, морфологических показателей свидетельствует о снижении токсичности и опасности эпоксидных композиций по сравнению с эпоксидной смолой.

Литература
1. Ли Х., Невилл К. Справочное руководство по эпоксидным смолам. —М. —1973. —415 с.
2. Шумская Н.И. Токсикология эпоксидных смол и вопросы гигиены труда при работе с ними // Токсикология новых промышленных химических веществ. —М.: Медицина, 1961. —В. 2. —С. 12–27.
3. Шумская Н.И. Материалы к токсикологической оценке эпоксидных смол и их исходного продукта — дифенилолпропана // Промышленная токсикология и клиника проф. заболеваний химической этиологиию. —М.: Медицина, 1962. —С. 150–152.
4. Талакин Ю.Н., Черных Л.В., Савченко М.В. Об аллергенной активности новых аминных отвердителей // Гигиена труда и профзаболевания. —1985. —N 4. —С. 50–52.
5. Боканева С.А. Эпихлоргидрин, его токсикологическая характеристика и значение в гигиенической регламентации новых эпоксидных смол.Автореф. диссерт. канд. мед. наук. —М. —1982.
6. Методические указания к постановке исследований для обоснования санитарных стандартов вредных веществ в воздухе рабочей зоны. —М. —1980.
7. Прозоровский В.В. Использование метода наименьших квадратов для пробит анализа кривых летальности // Фармакология и токсикология. —1962. —Т. ХХУ. —С. 115–119.
8. Каган Ю.С. Коэффициент кумуляции как количественный показатель кумулятивного действия ядов // Фармакология и токсикология. —Киев. —1964. —В. 1. —С. 234–239.
9. Башынина Е.С., Березовская И.В. Сравнительная оценка методов определения ориентировочной реакции крыс в токсикологическом эксперименте // Фармакология и токсикология. —1976. —N 5. —С. 635–638.
10. Асотиани В.С. Ферментные методы анализа. —М.: Наука. —1969. —С. 611–612.
11. Колб В.Г. Камышников В.С. Справочник по клинической химии. —Минск.: Беларусь, 1982. —С. 67–71, 121–126.
12. Методические рекомендации по гигиеническому нормированию промышленных аллергенов в воздухе рабочей зоны // Проблемы промышленной токсикологии. —М., 1982. —С. 80–85.
13. Методические рекомендации. Гигиенические требования к условиям труда и профилактика заболевания работающих в производстве эпоксидных смол и пластмасс на их основе. —Киев, 1988. —20 с.
14. Paquin A.M. Epoxydverbindungen und Epoxyharz. —Berlin. —1958. —150 p.
15. Sram R.G., Tomas L. An evalution of the genetic toxicity of epichlorhydrin // Mutat. Res. —1981. —V. 87. —N 3. —P. 299–319.
16. Hine C.H., Kodama S.K. The toxicology of epoxy resins // Arch. Industr. Health. —1958. —V. 17. —N 2. —P. 129–144.