Isocyanate werden auch als Polyurethane bezeichnet, wenn sie in die unter diesem Namen bekannten technischen Produkte eincompoundiert wurden. Sie bilden eine Gruppe neutraler Derivate primärer Amine mit der allgemeinen Formel RN=C=O. Die derzeit am häufigsten verwendeten Isocyanate sind 2,4-Toluoldiisocyanat (TDI), Toluol-2,6-diisocyanat und Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat. Seltener werden Hexamethylendiisocyanat und 1,5-Naphthylendiisocyanat verwendet.
Isocyanate reagieren spontan mit Verbindungen, die aktive Wasserstoffatome enthalten, die zum Stickstoff wandern. Verbindungen, die Hydroxylgruppen enthalten, bilden spontan Ester von substituiertem Kohlendioxid oder Urethanen.
Verwendet
Isocyanate werden hauptsächlich in der Synthese von Polyurethanen in Industrieprodukten verwendet. Aufgrund ihrer Haltbarkeit und Zähigkeit werden Methylenbis(4-phenylisocyanat) und 2,4-Toluylendiisocyanat (TDI) in Beschichtungen für Flugzeuge, Tankwagen und LKW-Anhänger verwendet. Methylenbis(4-phenylisocyanat) wird zum Binden von Gummi an Kunstseide und Nylon und zum Herstellen von Polyurethan-Lackbeschichtungen verwendet, die auf bestimmte Automobilkomponenten und auf Lackleder aufgebracht werden können. 2,4-Toluoldiisocyanat findet Verwendung in Polyurethanbeschichtungen in Boden- und Holzversiegelungen und -lacken, Farben und Betonversiegelungen. Es wird auch zur Herstellung von Polyurethanschäumen und für Polyurethanelastomere in beschichteten Geweben und Tonrohrdichtungen verwendet. Hexamethylendiisocyanat ist ein Vernetzungsmittel bei der Herstellung von Dentalmaterialien, Kontaktlinsen und medizinischen Adsorptionsmitteln. Es wird auch als Inhaltsstoff in Autolacken verwendet.
Gefahren
Isocyanate wirken haut- und schleimhautreizend, wobei die Hauterscheinungen von lokalem Juckreiz bis hin zu mehr oder weniger großflächigen Ekzemen reichen. Augenerkrankungen sind seltener, und obwohl häufig Tränenfluss auftritt, ist eine Konjunktivitis selten. Die häufigsten und schwerwiegendsten Beschwerden betreffen jedoch die Atemwege. Die große Mehrheit der Behörden erwähnt Formen von Rhinitis oder Rhinopharyngitis, und es wurden auch verschiedene Lungenerkrankungen beschrieben, wobei an erster Stelle asthmatische Manifestationen stehen, die von leichten Atembeschwerden bis zu akuten Attacken reichen, die manchmal von plötzlicher Bewusstlosigkeit begleitet sind. Personen, die sensibilisiert wurden, können nach Exposition gegenüber sehr geringen Isocyanatkonzentrationen (manchmal unter 0.02 ppm) mit schweren Asthmasymptomen reagieren. Darüber hinaus können sensibilisierte Personen auf Umweltreize wie Bewegung und kalte Luft reagieren und von diesen beeinflusst werden. Sensibilisiertes Asthma ist in der Regel IgE-vermittelt (bei hochmolekularen Substanzen; bei niedermolekularen Substanzen ist der Mechanismus noch unklar), während irritativ induziertes Asthma meist sekundär zu Atemwegsentzündungen und direkten lokalen toxischen Wirkungen mit unspezifischer Hyperreagibilität ist. Einzelheiten zum Mechanismus des irritativen Asthmas sind noch nicht bekannt. Allergische Reaktionen werden an anderer Stelle ausführlicher besprochen Enzyklopädie.
Die Isocyanate sind oft flüchtig und der Dampf kann dann bei einer Konzentration von 0.1 ppm geruchlich wahrgenommen werden, aber selbst diese sehr geringe Konzentration ist für einige Personen bereits gefährlich.
2,4-Toluoldiisocyanat (TDI). Dies ist die Substanz, die in der Industrie am häufigsten verwendet wird und die zu den meisten pathologischen Manifestationen führt, da sie sehr flüchtig ist und oft in beträchtlichen Konzentrationen verwendet wird. Die Symptomatik der Beschwerden aufgrund des Einatmens ist stereotyp. Am Ende eines Zeitraums von einigen Tagen bis zu 2 Monaten umfassen die Symptome Reizung der Bindehaut, Tränenfluss und Reizung des Pharynx; später Atembeschwerden mit unangenehmem, trockenem Husten am Abend, Brustschmerzen, vor allem hinter dem Brustbein, Atembeschwerden und Distress. Die Beschwerden werden nachts schlimmer und verschwinden morgens mit leichtem Schleimauswurf. Nach einigen Tagen Ruhe lassen sie nach, aber die Rückkehr zur Arbeit wird im Allgemeinen von einem Wiederauftreten der Symptome begleitet: Husten, Brustschmerzen, feuchtes Keuchen, Atemnot (Dyspnoe) und Distress. Radiologische und humorale Tests sind in der Regel negativ.
Atmungsstörungen, von denen bekannt ist, dass sie durch TDI verursacht werden, umfassen Bronchitis, Berufsasthma und eine Verschlechterung der Atmungsfunktion sowohl bei der Arbeit als auch chronisch. In anderen Fällen kann es zu wiederkehrenden Erkältungen oder einem besonders juckenden Ekzem kommen, das an vielen verschiedenen Stellen der Haut auftreten kann. Einige Opfer können gleichzeitig an Haut- und Atembeschwerden leiden.
Zu diesen charakteristischen Vergiftungsfolgen kommen noch ganz andere Wirkungen bei einer über Jahre dauernden Exposition gegenüber sehr geringen Konzentrationen; diese kombinieren typisches Asthma mit exspiratorischer Bradypnoe und Eosinophilie im Sputum.
Die Physiopathologie der Intoxikation ist noch lange nicht vollständig verstanden. Einige glauben, dass es eine primäre Reizung gibt; andere denken an einen Immunitätsmechanismus, und es stimmt, dass in einigen Fällen das Vorhandensein von Antikörpern nachgewiesen wurde. Die Empfindlichkeit könnte mit Provokationstests nachgewiesen werden, aber es muss große Vorsicht walten, um eine weitere Sensibilisierung zu vermeiden, und nur ein erfahrener Arzt sollte diese Tests durchführen. Viele allergologische Tests (z. B. mit Acetylcholin oder den Standardallergenen) sind jedoch in der Regel negativ. In Bezug auf Lungenfunktionstests scheint das FEV/FVC-Verhältnis die bequemste Art zu sein, eine fehlerhafte Atmung auszudrücken. Die üblichen Funktionsprüfungen, die außerhalb einer Gefahrenexposition durchgeführt werden, sind üblich.
Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat (MDI). Dieser Stoff ist weniger flüchtig und seine Dämpfe werden erst ab einer Temperatur von 75 °C schädlich, dennoch wurden ähnliche Vergiftungsfälle beschrieben. Sie treten hauptsächlich bei Aerosolen auf, denn MDI wird häufig in flüssiger Form zum Vernebeln verwendet.
Hexamethylendiisocyanat. Diese weniger verbreitete Substanz reizt Haut und Augen stark. Die häufigsten Probleme, die ihr zugeschrieben werden, sind Formen der Blepharokonjunktivitis. Methylisocyanat ist der chemische Gedanke, der für die Katastrophe von Bhopal verantwortlich ist.
1,5-Naphthylendiisocyanat. Dieses Isocyanat wird in der Industrie wenig verwendet. Es wurde über Vergiftungen nach Kontakt mit dem auf über 100 °C erhitzten Dampf berichtet.
Sicherheits- und Gesundheitsmaßnahmen
Belüftung, Schutzausrüstung und Sicherheits- und Gesundheitsschulung für Arbeitnehmer, wie an anderer Stelle in diesem Dokument beschrieben Enzyklopädie, werden alle für die Arbeit mit Isocyanaten benötigt. Es ist wichtig, eine lokale Belüftung so nah wie möglich an der Quelle der Isocyanatdämpfe zu haben. Die Zersetzung und Freisetzung von Isocyanaten aus Polyurethanschäumen und -klebern muss bei der Gestaltung eines jeden industriellen Prozesses berücksichtigt werden.
Medizinische Prävention. Die ärztliche Voruntersuchung muss einen Fragebogen und eine gründliche klinische Untersuchung umfassen, um eine Exposition von Personen mit Haut- oder Atemwegsallergien gegenüber Isocyanaten zu vermeiden. Exponierte Arbeitnehmer müssen regelmäßig beobachtet werden. Die den Arbeitnehmern zur Verfügung stehenden sanitären Einrichtungen müssen Duschen umfassen.
Isocyanate-Tabellen
Tabelle 1 - Chemische Informationen.
Tabelle 2 - Gesundheitsrisiken.
Tabelle 3 - Physikalische und chemische Gefahren.
Tabelle 4 - Physikalische und chemische Eigenschaften.