图1. 丁腈手套具有良好的物理性能,并具有价格低廉的优势,能够提供保护以防止油脂、二甲苯、全氯乙烯和脂肪溶液的侵蚀。
化工过程工业(CPI)中“完美”的手套保护着工人的双手,“完美”的手套应该足够厚实,以获得良好的热绝缘性能;足够轻薄,以提高双手的灵巧性;还应足够坚韧,以保护工人的双手免受切割与磨损;并且还应防止所有已知化学品的腐蚀;最后还应具有低廉的价格。遗憾的是这种“完美”的手套并不存在。因此,考虑到特殊情况以及手套将如何使用等问题,设计、加工者必须为工人提供最适合的手套。
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考虑的因素
手套的佩戴者仅知道所处理化学品的名称是远远不够的。譬如处理硝酸,则聚氯乙烯和氯丁橡胶是首选的手套制作材料。但仍必须注意以下问题:工人在清理时是否会有泄露情况?如果是,则该工人所佩戴的手套不仅需要具有高度耐化学性,还需要具有良好储存稳定性,因为工人在使用手套之前,手套可能已经在泄露控制柜存放多年;在处理普通密封瓶时,打破瓶子是否会造成泄漏?如果是,那么该工人为避免双手被割破或接触到硝酸,将需要更多保护;此外工人可能接触化学物品的时间是多长?时间越长,需要的保护级别就越高。而且还必须考虑其浓度,所含的杂质以及是否被稀释等问题。
化学品公司订购的可抵御高浓度甲苯的手套,在工人佩戴时,大部分情况只会用以处理甲苯浓度小于1% 的地下水。尽管地下水中确实含有高浓度甲苯,但在此情况下,采用防水手套比采用防甲苯的手套更为合适,并且更具成本效益。
手套类型
一般可根据所用材料以及是否有衬来对手套进行分类。手套的类型可根据长度、厚度和表面进行划分,而某些款式的手套则可根据需要进行特别的改进。
基于其所用材料,无衬手套可提供广泛的耐化学性能,例如丁腈手套在很多化学加工、炼油、食品加工和石油化工应用中都表现出色;氯丁橡胶和天然乳胶橡胶混合物制成的手套能为工人在食品加工设施、某些化学品和农药生产厂中提供所需保护。
有衬手套是指将戴有针织或编织衬里的手型浸入手套合成物(如丁腈)中成型。衬里能够支撑合成物并增加手套强度。一些有衬手套具有连续涂层,以确保防止化学品渗漏。作为梭织或针织产品的棉纱、棉花和聚酯都可用于各种组合,并涂上各种化合物(包括天然乳胶、氯丁橡胶和聚氯乙烯)以防止石油化学品、油类、酸类、醇类和溶剂的腐蚀。
具有非连续涂层的有衬手套更适用于要求舒适性和抓着力的环境。很多有衬手套也具有耐切割、耐划破、耐穿刺和耐磨损性等特性。
织布手套
织布手套的种类大致可分为:涤纶、锦纶以及棉花制成的一般用途手套;配有凯芙拉尔(Kevlar)材料、大力马(Dyneema)材料以及钢材料的耐切割手套;小比例天然胶乳和莱卡纱并加入其他纤维制成的弹力手套;以及由热泡沫或振动泡沫等材料制成的特殊用途手套(可分为超清洁手套和无菌手套。)
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一般用途手套
对于一般用途的手套,比较适合的材质有尼龙、棉和聚酯,能防止双手被划破、穿刺、割伤或磨损。但不能防止化学品和液体,这也是在某些应用中需佩戴耐化学手套的原因。尼龙作为替代织物可在易产生软麻布、皮棉等污染的洁净室、汽车油漆室和检查站中使用。
耐切割手套
在保持适合价格的基础上,凯芙拉尔(Kevlar)材料制成的手套通常可提供最佳防切割保护;而在减少自身重量的基础上,Spectra和大力马(Dyneema)超高分子量聚乙烯制成的手套通常可提供最佳防切割保护。
弹力手套
天然橡胶乳胶用于制造最便宜的添加剂—弹性棉纱,以制造能紧密贴合的手套和袖口。如需要极贴合双手的手套,并防止工人对乳胶过敏,应考虑改用如氨纶等合成代替物制成的手套。
特殊用途手套
特殊手套包括热泡沫制成的用于防热或防冷的手套;减振泡沫制成的手套适合工人操作电动工具及其他振动机械;添加了辐射吸收剂的手套,这类手套还包括用于电子洁净室的超清洁手套,以及用于制药设施的无菌手套。
化学阻挡层
针对各种不同的化学品,我们已经对手套的材质进行了分类。以下列出了这些材料的优、缺点。此外,下表还总结了一些耐化学性的数据信息。
天然橡胶(乳胶)
天然橡胶乳胶手套(图2)通常没有衬里,并有多种款式,包括洁净款式和无菌款式。这些手套能针对碱类、醇类、以及多种化学稀释水溶液提供有效的防护;并能较好地防止醛和酮的腐蚀。
图2. 天然橡胶乳胶手套款式众多,并且能针对碱类、醇类,以及多种化学品稀释溶剂提供出色的防护。
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优点:成本低、物理性能好,重型款式具有良好的防切割性,以及出色的灵活性。缺点:对油脂和有机化合物的防护性较差;有蛋白质过敏的风险。
聚氯乙烯(PVC)
以聚氯乙烯为材料制成的手套通常分重型有衬手套、轻型一次性手套两种,能防止强酸、强碱、盐溶液和一些重型有机化学品的侵蚀,具有良好的耐磨性和耐切割性。
优点:成本低,物理性能不错,过敏反应的风险最低。缺点:有机溶剂会洗掉手套上的增塑剂,在手套聚合物上产生分子大小不同的“黑洞”,从而可能导致化学物质的快速渗透;
丁腈橡胶(Buna,NBR)
丁腈橡胶手套(图1)通常分为一次性手套、中型无衬手套及轻型有衬手套。这种手套能防止油脂(包括动物脂肪)、二甲苯、氯乙烯以及脂肪族溶剂的侵蚀。还能防止大多数农药配方,常用于武器的化学品和生物成分以及其他化学品的使用过程。
优点:成本低、物理性能出色、灵活性良好,以及耐划、耐刺穿、耐磨损和耐切割性能出色。缺点:对很多酮类、一些芳香族化学品以及中等极性化合物的防护性能较差。
氯丁橡胶
氯丁橡胶手套通常分为一次性手套、中型无衬手套、中型有衬手套以及重型有衬手套。能防止多种油类、氧化性酸(硫酸和硝酸)、极性芳烃(苯酚和苯胺)、乙二醇醚、油、油脂以及多种化学品侵蚀。
优点:成本适中,物理性能中等,耐化学性中等但广泛。缺点:与丁腈橡胶或天然橡胶相比,氯丁橡胶的耐划性,耐刺穿性和耐磨损性较差。
丁基橡胶
丁基橡胶仅作为中型无衬手套的材料(图3)。
图3. 无衬丁基手套具有良好的灵活性,针对中等极性有机化合物能提供出色的耐化学性。
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优点:灵活性好,对于中级极性有机化合物,如苯胺和苯酚、乙二醇醚、酮和醛等,具有出色的抗腐蚀性。缺点:对于包括碳氢化合物、含氯烃和含氟烃等的非极性溶剂的防护性较差;成本昂贵。
聚乙烯醇(PVA)
聚乙烯醇(PVA)可作为中型有衬手套的材料,因此这种手套能针对多种有机化学品,如脂肪族、芳香烃、氯化溶剂、碳氟化合物和大多数酮(丙酮除外)、酯类以及醚类提供高水平的防护和抗腐蚀性。
优点:非常坚固,高度的耐化学性;良好的物理性能,具有良好的耐划破、耐刺穿、耐磨损和耐切割的性能。缺点:当接触到水和轻醇时会很快分解;与很多其他耐化学性手套相比不够灵活;成本高昂。
氟橡胶
这种化合物主要用于中型无衬手套的制作,用以防止芳香烃、氯化溶剂、脂肪族以及醇类的侵蚀。
优点:灵活性良好,对很多有机化合物具有出色的耐蚀性。缺点:对于包括酮、酯类和胺类在内的某些溶剂的抗性较差;物理性能较差;成本非常高昂。
密封膜(层)手套
层压板是耐化学性最好的材料之一,它几乎能防止任何物质,这种材料制成的手套非常适合核生化事故应用。层压板手套往往是用来作为内衬,利用其薄度是解决其缺点的最好方法。
优点:成本适中,对几乎所有有机化合物都具有出色抗性。
耐化学性测试
通常要对耐化学性手套的降解、渗透穿透时间以及最终渗透率进行测试。由于化学品的影响,降解对于手套的物理性质是一种有害变化。在接触化学品后,通常通过测量重量或尺寸变化来评价是否发生了降解。目前,关于手套还不存在广泛使用的标准降解测试,尽管一些机构试图集中建立一项标准测试。但问题在于,在实际使用中,只有手套的外层接触到化学品,而在手套内层没有发生性质扭曲的情况下很难测试多层手套的外层变化。
渗透是化学品通过外层吸附得到扩散,吸入内层,然后进入并通过耐化学性手套膜的过程。一般的测量项目包括穿透时间以及渗透速率。
表1 各种手套材料的耐化学性信息
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降解和渗透的产生都是因为化学品被吸入并扩散到手套膜内造成的。然而,吸入化学品的数量以及传递速率都是独立的变量,这意味着无法根据其他性质的测试结果对另一性质做出预测。因此,一项简单的降解测试无法用来推断更复杂且更耗时的渗透测试的预期结果。
AS F 739
这是最常用的渗透测试,代表原始渗透标准;尽管是首次发布,但已积累了大量数据。欧洲标准制定者采用稍加修改的AS F 739标准作为EN 388标准,该标准会提供化学品穿透过程中从流量增加都最终恒定不变的持续时间以及通过物质(化学品)的流量多少。
方法F 739并不实际模拟耐化学性手套的大多实际用途。在实际使用中,手套可能会由于双手的温度高于测试中的温度而导致化学品的渗透加快,手套还有可能将被弯曲和挤压,而不像在测试中妥善地放置于测试单元中,这也将使化学品的渗透更迅速。
不过,手套通常用以防护可能的化学品喷溅,而非连续接触液体。因此,在实际使用中,化学品会比在标准渗透测试中渗透得更慢。所以,方法F 739中的穿透时间和渗透速率不应视为完全恒定。这些数据仅作为比较手套的一般性说明。
AS F 739-07这是最新版本的AS F 739,测试标准定为27℃,因为在使用中手套的温度往往高于室温。但是欧洲人认为,一致的既定方法更为有效和重要,因此他们继续使用21℃作为测试温度。进一步说明在挑选手套时,对相同温度下获得的测试数据进行比较是很重要的。
AS F 1383
这项测试可用于模拟间歇性接触应用,渗透性是测试的重点。在F 1383测试过程中,渗透测试单元按制定的时间表被反复填满和掏空,以符合指定的最终用途。在整个“空”循环周期中,空气或氮气被吹入化学室;同时,蒸发远离并扩散入样品内。因此, AS F1383间歇性接触渗透测试可以为现实穿透时间提供更真实的渗透测量。
结论
事实上能够在应用所有化学品的过程中,保护工人双手的“完美”手套并不存在。因此我们就应选择能为处理特定化学品提供适当保护水平的手套。在选择手套时应考虑有关化学浓度和接触时长、灵活性、触觉灵敏度以及切割防护的问题。
注释
1. 凯夫拉尔(Kevlar)是杜邦公司(Dupont) 的注册商标。大力马(Dyneema)是荷兰皇家帝斯曼(Royal DSM, N.V)的注册商标。莱卡(Lycra)是英威达公司(INVISTA)的注册商标。
《实验与分析》
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