鄰苯二甲酸酯類有機(jī)物在塑料管材中的遷移規(guī)律

丁海琴 吳逸雨 儲呈慧 羅山立 王毅為

(1.南通市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所，江蘇 南通 226011；2.南通市食品藥品監(jiān)督檢驗(yàn)中心，江蘇 南通 226001)

0 引言

塑料管材具有質(zhì)量輕、保溫隔熱效果好、耐腐蝕能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，從20世紀(jì)中期開始，塑料管材逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)管材，被廣泛應(yīng)用于市政和建筑給排水、燃?xì)?、供熱采暖、農(nóng)用節(jié)水灌溉等領(lǐng)域。給水塑料管材的種類繁多，目前市場占有率較高的材質(zhì)主要有[1]：交聯(lián)聚乙烯(PEX)管材、聚乙烯管(UPVC)管材、聚丁烯(PB)管材、高密度聚乙烯(HDPE)管材、改性聚丙烯(MPP)管材、氯化聚氯乙烯(CPVC)管材、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)管材、聚丁烯(PB)管材等。由于不同的給水環(huán)境，人們對給水塑料管材的性能日趨提高求，為了增加其可塑性能，人們往往會在給水塑料管材生產(chǎn)加工過程中加入增塑劑[2]，以達(dá)到提高其柔軟性，折疊和彎曲性能。增塑劑種類繁多，鄰苯二甲酸酯類(PAES)是其中使用量最大的一類。PAES一般不與生產(chǎn)原料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，加入不會改變原有物質(zhì)的基本化學(xué)性質(zhì)，它不是以化學(xué)鍵與聚合物相結(jié)合，通過增塑劑對樹脂的耦合作用和屏蔽作用來實(shí)現(xiàn)增塑目的，它可以降低分子鏈間的作用力，從而降低塑料的微晶的熔點(diǎn)和玻璃化溫度流動溫度的可塑性，但是這樣增塑與聚合物結(jié)合的不穩(wěn)定，可能會受到外界影響從而釋放出來。增塑劑對人體具有生物毒性，大量研究表明，增塑劑進(jìn)入人體能對內(nèi)分泌系統(tǒng)形成干擾，并具有生殖毒性等[5]，因此有必要對含增塑劑的給水塑料管材進(jìn)行嚴(yán)格的檢測和監(jiān)管，然而目前的研究系統(tǒng)性尚不足，主要關(guān)注了目前使用最為廣泛的中低檔塑料給水管—PVC管[4]。

本文模擬不同的環(huán)境因素，研究了目前市面使用率有趕超PVC趨勢的三類管材：交聯(lián)聚乙烯(PEX)、改性聚丙烯(MPP)、高密度聚乙烯(HDPE)中鄰苯二甲酸酯類增塑劑的析出規(guī)律，以期完善塑料給水管材中有機(jī)物的遷移規(guī)律。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑及儀器

混合標(biāo)準(zhǔn)溶液：18種鄰苯二甲酸酯標(biāo)準(zhǔn)儲備液(1000μg/mL)：分別稱取18種鄰苯二甲酸酯標(biāo)準(zhǔn)品25mg，用正己烷溶解并準(zhǔn)確定容至25mL，于4℃冰箱中避光保存。

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀：帶電子轟擊源(EI)

1.2 樣品的處理

從市場購入交聯(lián)聚乙烯(PEX)、改性聚丙烯(PP-R)、高密度聚乙烯(HDPE)這三類南通地區(qū)常用的塑料管材，模擬不同環(huán)境要求，獲得浸泡液。量取10g±0.01g浸泡液25mL離心管中，加人4mL正己烷，振蕩提取10min，4000r/min轉(zhuǎn)速下離心5min，取出上層正己烷層，再重復(fù)提取兩次，合并正己烷相于梨形蒸餾瓶中，在45℃水浴中減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至近干后揮干，加入1mL正已烷溶解，渦旋振蕩3min，4000r/min離心5min，收集上清液供儀器檢測。樣液可根據(jù)具體情況進(jìn)行稀釋，使其測定值在標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性范圍內(nèi)。

2 結(jié)果與討論

2.1 PEX、PP-R、HDPE管材中鄰苯二甲酸酯類有機(jī)物遷移量的研究

將購買的三類管材根據(jù)《生活飲用水輸配水設(shè)備及防護(hù)材料衛(wèi)生安全評價規(guī)范》(2001)附錄A，配制pH為8，硬度100mg/L，有效氯2.0mg/L浸泡水，進(jìn)行模擬。

模擬結(jié)果表明：在選擇的模擬條件下，18種增塑劑均有不同程度的析出。比較三類管材中增塑劑的析出量可見，在同樣的水質(zhì)條件下，PEX管材中增塑劑的析出量普遍高于PP-R管材和HDPE管材，這可能是因?yàn)镻EX在交聯(lián)過程中為了增加其可塑性增加了鄰苯二甲酸酯類有機(jī)物用量有關(guān)。由于鄰苯二甲酸酯類有機(jī)物與塑料本來的烯烴類分子間相互作用力較弱，當(dāng)其接觸水、油脂等物質(zhì)時，會從塑料中析出從而造成污染[3]。

表1 PEX、PP-R、HDPE管材中鄰苯二甲酸酯類有機(jī)物的析出量

2.2 不同浸泡溫度下鄰苯二甲酸酯類有機(jī)物的遷移規(guī)律

按照2.3節(jié)的浸泡條件，將給水管密封后，將其置于恒溫水浴鍋中，分別調(diào)節(jié)水浴溫度10～90℃，梯度為10℃，浸泡時間均為24h。然后按上述步驟進(jìn)行測試。結(jié)果表明，隨著浸泡溫度的升高，18種鄰苯二甲酸酯類有機(jī)物的析出量均呈現(xiàn)不同程度的增大趨勢，特別是當(dāng)溫度高于40℃時，析出量快速增加。這表明常溫下，鄰苯二甲酸酯類有機(jī)物與塑料結(jié)合較穩(wěn)定，隨著溫度升高分子熱運(yùn)動加速，會加快鄰苯二甲酸酯類有機(jī)物的析出。塑料給水管正常供水過程時溫度一般低于40℃，析出量較低，基本不會對人體造成傷害。但在特殊場合，如工業(yè)熱水供應(yīng)時，鄰苯二甲酸酯類有機(jī)物就會大量析出，需引起關(guān)注。

2.3 pH值對鄰苯二甲酸酯類有機(jī)物遷移規(guī)律的研究

用一定濃度的HCl和NaOH調(diào)節(jié)浸泡液的pH為4.0、4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0，在20℃下浸泡24h。然后按上述的步驟進(jìn)行測試，結(jié)果表明：當(dāng)pH低于7時，pH值越低，18種鄰苯二甲酸酯類有機(jī)物的析出量越高，說明在酸性條件下，會導(dǎo)致鄰苯二甲酸酯類析出量增加，造成對人體的危害。

3 結(jié)語

在與日常用水條件相接近的水質(zhì)條件下，PEX管材中鄰苯二甲酸酯類有機(jī)物遷移量最高，可能與PEX管材在交聯(lián)過程中為了增加其可塑性增加了鄰苯二甲酸酯類有機(jī)物用量有關(guān)。

不同的pH值和浸泡溫度均對鄰苯二甲酸酯類有機(jī)物遷移量有影響，把使用溫度盡量控制在室溫范圍內(nèi)，pH在6.0～8.0可以將鄰苯二甲酸酯類有機(jī)物遷移量降到最低，從而減少其對人體造成的危害。

PEX、PP-R、HDPE三類管材中鄰苯二甲酸酯類有機(jī)物的析出變化規(guī)律隨溫度和pH的變化基本一致。