頂空法車(chē)用塑料VOC檢測技術(shù)
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健康問(wèn)題
塑料中釋放出來(lái)的單體、降解產(chǎn)物或增塑劑，長(cháng)期以來(lái)被認為是造成許多健康問(wèn)題的潛在原因。
例如，廣泛用于汽車(chē)內飾的乙烯基塑料，當處在高溫或潮濕環(huán)境中時(shí)會(huì )釋放揮發(fā)性有機化合物，從而引起“室內環(huán)境綜合癥”。若人體長(cháng)時(shí)間吸入或皮膚接觸這些化合物，會(huì )引起一系列癥狀，例如眼睛、鼻子和喉嚨感覺(jué)刺激、視力模糊、頭昏、關(guān)節疼痛、疲勞、惡心、胸口痛，有些甚至會(huì )引起心律失常。
“化學(xué)物質(zhì)過(guò)敏癥”如今是個(gè)廣受關(guān)注和爭議的健康相關(guān)話(huà)題。人們相信長(cháng)時(shí)間持續暴露在低水平的VOCs中亦會(huì )導致“化學(xué)物質(zhì)過(guò)敏癥”發(fā)病率的上升。
之所以會(huì )引起爭議，則是因為在實(shí)驗條件下該癥狀很難重現，某些研究人員甚至開(kāi)始懷疑是否有這種過(guò)敏癥存在。然而，的確有很多人受到這種即刻發(fā)作的過(guò)敏癥的折磨，并且病情會(huì )持續發(fā)展。
頂空分析與GC-MS
頂空分析與氣質(zhì)（GC-MS）聯(lián)用，是一種非常有效的整體分析手段，它可以簡(jiǎn)便迅速的對原材料和塑料成品的VOCs進(jìn)行分析。
在簡(jiǎn)單進(jìn)行樣品制備后（有些樣品甚至不需制樣），樣品被密封在瓶中，然后在不同的溫度下加熱，通過(guò)頂空采樣，我們將得到不同溫度下釋放的有機物，最后通過(guò)MS的單離子檢測模式或全掃描模式來(lái)測定。該方法特別適宜于工廠(chǎng)中大批量產(chǎn)品的質(zhì)控檢測。
使用布魯克SHS-40自動(dòng)頂空進(jìn)樣器與SCION單四極桿質(zhì)譜（SQ MS）聯(lián)用，我們在獲得全范圍的定量數據的同時(shí)，還能在NIST等譜庫內檢索對化合物進(jìn)行初步定性。這通過(guò)實(shí)時(shí)監測，使用系統一體化的譜庫搜索軟件直接對材料中頂空物質(zhì)譜圖與標準數據庫中的譜圖進(jìn)行比較實(shí)現。
車(chē)用塑料
汽車(chē)內部許多部件都使用塑料材料，因此制造商有責任保證用戶(hù)不會(huì )受到有害物質(zhì)的侵襲，特別是在很少通風(fēng)或根本不通風(fēng)的情況下，材料被暴曬或加熱時(shí)，例如：汽車(chē)的保險杠常常直曬曝露在高溫下，如果通風(fēng)情況不好，將釋放出大量的有機物。
某歐洲委員會(huì )在2009年就如何管理使用過(guò)的汽車(chē)進(jìn)行的研究指出：車(chē)內空氣中的VOC含量常常超標，有時(shí)苯含量會(huì )達到149.1μg/m3以上；而在夏天，當車(chē)內氣溫升至70℃ 時(shí)，總體VOC含量甚至會(huì )升高40%。
這些情況下，頂空GC-MS是一種非常有效的方法，它能迅速定性定量出各種溫度條件下的VOC釋放情況。
科學(xué)家在最新一項關(guān)于汽車(chē)塑料部件的頂空GC-MS研究中使用了車(chē)用聚丙烯材料作為樣品。他們將聚丙烯切成標準大小的小塊，放入一系列20ml的頂空瓶中，每個(gè)瓶中大致放0.5-1g。樣品被置于不同的溫度條件下，然后用單四極桿GC-MS進(jìn)行全掃描，得到樣品的指紋譜圖顯示低水平揮發(fā)性有機物的存在。
該實(shí)驗的設計目的是為了確定在溫度壓力下，樣品是否會(huì )產(chǎn)生足以引起重視的VOC。
而汽車(chē)塑料部件樣品最終揮發(fā)出了20種對人體有潛在危害的碳氫化合物。根據REACH規定，這些都必須被分析并且記錄在案。
聚丙烯汽車(chē)部件樣品的全掃描定性檢測，汽車(chē)塑料部件樣品最終揮發(fā)出了20種對人體有潛在危害的碳氫化合物。
我們可以通過(guò)一種叫做“烘焙”的方法來(lái)減少汽車(chē)內聚合物中VOC的排放，適宜的產(chǎn)品包括低密度聚乙烯、聚丙烯和一些最新的生物聚合物材料，例如聚乳酸（PLA）和聚丁二酸丁二醇酯 (PBS)。該方法是將汽車(chē)塑料部件放置在設定的溫度環(huán)境中一段時(shí)間，經(jīng)過(guò)一系列溫度變化，其中的VOC將基本完全揮發(fā)并被處理，該部件不再釋放任何有害化學(xué)物質(zhì)。整個(gè)過(guò)程可以用HS GC-MS進(jìn)行監控。
結論
顯然，現代材料經(jīng)常會(huì )面臨VOC的問(wèn)題，這些揮發(fā)性物質(zhì)對人類(lèi)健康的影響逐漸被人們認識。制造商和研究人員都需要重視和考慮VOCs的含量問(wèn)題。頂空GC-MS法是檢測該類(lèi)指標的良好工具，我們可以使用它來(lái)確保產(chǎn)品滿(mǎn)足法規要求，以利將來(lái)的更好發(fā)展。
通過(guò)頂空GC-MS法，研究人員可獲得塑料部件在不同溫度散發(fā)出來(lái)的低水平揮發(fā)性有機物的相當全面的定性定量信息?？傠x子流圖（TICs）可用來(lái)獲得單獨某一種塑料材料的指紋譜圖，這些指紋譜圖被用于質(zhì)檢中，可控制揮發(fā)性有機物的排放量，以及發(fā)現是否有其他物質(zhì)混雜在內。
SHS-40和SCION GC-MS聯(lián)用，然后通過(guò)NIST等提供的質(zhì)譜譜庫進(jìn)行檢索，是相當靈活方便的揮發(fā)性有機物定性定量工具。(end)
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