汽車材料禁限用物質(zhì)檢測(cè)方法探討

韓承志

（武漢理工大學(xué)，湖北 武漢 430000）

1 引言

目前，中國(guó)汽車行業(yè)中的有害物質(zhì)檢測(cè)主要參考的標(biāo)準(zhǔn)包括對(duì)鉛鎘含量的檢測(cè)、六價(jià)鉻含量的檢測(cè)、汞含量的檢測(cè)、多溴聯(lián)苯的檢測(cè)、多溴二苯醚的檢測(cè)等具體方法和內(nèi)容。針對(duì)材料禁限用物質(zhì)的檢測(cè)流程，主要參考國(guó)際電工委員會(huì)制定的測(cè)定流程，其內(nèi)容來(lái)源自美國(guó)環(huán)保局關(guān)于材料禁限用物質(zhì)檢測(cè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。在汽車材料有害物質(zhì)的檢測(cè)過(guò)程中，企業(yè)及技術(shù)人員可以選擇多種檢測(cè)方法，而不同的檢測(cè)方法在適用性和檢測(cè)效果上也有所不同。

2 汽車材料禁限用物質(zhì)的主要檢測(cè)方法

2.1 X 射線熒光光譜檢測(cè)法

該方法的原理是將被測(cè)樣品置于X 射線環(huán)境中，樣品對(duì)X 射線的吸收情況不同，依據(jù)不同的X 射線吸收情況來(lái)得到定性和定量的檢測(cè)結(jié)果。該方法檢測(cè)流程簡(jiǎn)單，不需要對(duì)被測(cè)樣品進(jìn)行過(guò)多的預(yù)處理，而且能夠?qū)Χ喾N元素進(jìn)行分析，適應(yīng)多種形態(tài)的被測(cè)樣品，因此，是一種適用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)便的檢測(cè)方法。由于使用的熒光光譜分析儀本身有一定的限制條件，因此，在檢測(cè)結(jié)果上也需要考慮其適用性。如利用X 射線熒光光譜分析儀檢測(cè)得到的是鉻元素和溴元素的總量，無(wú)法區(qū)分鉻元素和溴元素是以何種分子狀態(tài)存在的，因而在無(wú)法預(yù)先知曉被測(cè)樣品中的分子狀態(tài)時(shí)，檢測(cè)結(jié)果中只能證明存在鉻元素和溴元素，而難以證明是何種分子狀態(tài)，這是該方法應(yīng)用中的主要局限。在實(shí)際的檢測(cè)工作中，技術(shù)人員需要進(jìn)行定性分析。

2.2 原子吸收光譜檢測(cè)法

該方法能夠?qū) 射線熒光光譜檢測(cè)法中的被測(cè)樣品進(jìn)行定量分析，檢測(cè)靈敏度高，干擾少，是一種較為常見的檢測(cè)定量檢測(cè)方法。

2.3 電感耦合等離子體光譜檢測(cè)法

該方法是利用等離子體發(fā)射光譜進(jìn)行分析檢測(cè)，能夠同時(shí)對(duì)多種元素進(jìn)行檢測(cè)，適用于不同物態(tài)的被測(cè)樣品。由于校正曲線的線性范圍可以達(dá)到6～8 個(gè)數(shù)量級(jí)，因此該方法具有較高的檢測(cè)準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性。該方法的檢測(cè)范圍十分廣泛，能夠?qū)?0 多種元素以及在不同的物態(tài)條件下進(jìn)行檢測(cè)，能夠?qū)崿F(xiàn)物質(zhì)的定量檢測(cè)，在高端分析測(cè)試領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛。

2.4 氣相色譜-質(zhì)譜檢測(cè)法

該方法是利用離子在電場(chǎng)或磁場(chǎng)環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)軌跡差異性來(lái)分離不同質(zhì)荷比的離子，從而根據(jù)離子的質(zhì)譜信息得到被測(cè)樣品的定性和定量檢測(cè)結(jié)果。在實(shí)際應(yīng)用中，該方法利用了低噪聲的電子信號(hào)檢測(cè)模塊，對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的降噪環(huán)保十分有利。由于該方法中采用渦輪式分子泵來(lái)創(chuàng)建真空環(huán)境，因此能夠得到高精確度的檢測(cè)結(jié)果。在對(duì)汽車材料禁限用物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，采用該方法需要對(duì)被測(cè)樣品進(jìn)行破壞，通常應(yīng)用于汽車中的聚酯材料、印刷電路板材料、ABS 共聚物材料、聚乙烯材料、高壓聚乙烯材料、抗沖擊聚苯乙烯材料等檢測(cè)環(huán)節(jié)。采用X 射線熒光光譜檢測(cè)法進(jìn)行定性，然后再利用氣相色譜-質(zhì)譜檢測(cè)法進(jìn)行定量分析。

2.5 紫外分光光度檢測(cè)法

該方法是利用被測(cè)物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)的吸收率不同而得到被測(cè)樣品中的物質(zhì)類別，然后再借助朗博比爾定律對(duì)樣品進(jìn)行定量分析，是一種既能定性又能定量檢測(cè)的方法，適用于被測(cè)樣品的純度檢測(cè)。該方法可以對(duì)有機(jī)物進(jìn)行檢測(cè)，具有操作簡(jiǎn)單、靈敏度高、檢測(cè)準(zhǔn)確性高、適用性強(qiáng)的特點(diǎn)，但是其不足之處在于部分化合物在檢測(cè)的過(guò)程中對(duì)紫外吸收能力弱，在這點(diǎn)上該方法要比紅外光譜檢測(cè)法略遜一籌。因此在實(shí)際應(yīng)用中，該方法通常和其他檢測(cè)方法結(jié)合使用，作為檢測(cè)方法的補(bǔ)充。

3 汽車材料禁限用物質(zhì)檢測(cè)方法的實(shí)際應(yīng)用

3.1 測(cè)試方法對(duì)樣品的要求

在汽車材料樣品的檢測(cè)中，無(wú)論選擇何種檢測(cè)方法，均需要對(duì)樣品進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?。?duì)需要檢測(cè)的零部件進(jìn)行分解，得到均質(zhì)材料后在每個(gè)均質(zhì)材料上選取測(cè)試點(diǎn)分別進(jìn)行測(cè)定，形成不相互干擾的檢測(cè)平行組。需要注意的是，在檢測(cè)部件分解過(guò)程中，應(yīng)區(qū)分開鍍層和基材，進(jìn)行同一類別的檢測(cè)。檢測(cè)樣品的質(zhì)量根據(jù)金屬或非金屬類別進(jìn)行劃分，對(duì)金屬類的檢測(cè)樣品按照表面積進(jìn)行統(tǒng)一，每個(gè)樣品的表面積為200 cm2，對(duì)非金屬類的檢測(cè)樣品按照質(zhì)量進(jìn)行統(tǒng)一，每個(gè)樣品的質(zhì)量為20 g。

3.2 汽車材料禁限物質(zhì)一般檢測(cè)流程

對(duì)汽車材料禁限物質(zhì)的檢測(cè)可先進(jìn)行定性檢測(cè)，可選用X 射線熒光光譜檢測(cè)法進(jìn)行初步篩選，不僅操作流程簡(jiǎn)便，而且成本較低。然后在定性檢測(cè)結(jié)果的基礎(chǔ)上再進(jìn)行定量分析。在定量分析環(huán)節(jié)，將被測(cè)樣品進(jìn)一步分解為更小質(zhì)量或更小表面積的均質(zhì)材料，然后根據(jù)被測(cè)材料的理化特性選擇適當(dāng)?shù)娜軇┻M(jìn)行溶解或萃取，然后將有效成分上機(jī)檢測(cè)。

3.3 汽車材料禁限物質(zhì)的定量檢測(cè)

3.3.1 鉛、鎘含量檢測(cè)

利用X 射線熒光光譜檢測(cè)法對(duì)被測(cè)樣品進(jìn)行定性檢測(cè)得到材料中的鉛、鎘元素。如果被測(cè)樣品是金屬合金材料，可選用光電直讀發(fā)射光譜檢測(cè)法進(jìn)行定量檢測(cè)。該方法操作簡(jiǎn)單，檢測(cè)的準(zhǔn)確度高，而且能夠?qū)︺U和鎘兩種元素進(jìn)行同時(shí)檢測(cè)，因此是一種較快的檢測(cè)方法。還可以對(duì)汽車零部件采用原子吸收法或電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法進(jìn)行定量檢測(cè)，分別對(duì)零部件中的鉛和鉻進(jìn)行含量檢測(cè)，檢測(cè)靈敏度高，而且分析速度較快。

3.3.2 汞含量檢測(cè)

利用X 射線熒光光譜檢測(cè)法對(duì)被測(cè)樣品進(jìn)行定性檢測(cè)得到材料中的汞元素，然后根據(jù)被測(cè)材料是金屬或非金屬類別來(lái)選擇適宜的定量檢測(cè)方法和檢測(cè)流程。一般情況下，原子熒光光譜檢測(cè)法、電感耦合等離子體光譜檢測(cè)法以及冷原子吸收光譜檢測(cè)法均適用于汞含量的定性檢測(cè)。當(dāng)被測(cè)材料是金屬類別時(shí)，技術(shù)人員可按照如下流程進(jìn)行檢測(cè)：將待測(cè)樣品分解為均質(zhì)小樣→稱量小樣→將小樣置于酸性溶液中消解→過(guò)濾去除雜質(zhì)→定容→上機(jī)檢測(cè)。

當(dāng)被測(cè)材料是非金屬類別時(shí)，技術(shù)人員可按照如下流程進(jìn)行檢測(cè)：將待測(cè)樣品分解為均質(zhì)小樣→稱量小樣→將小樣置于微波爐中消解→過(guò)濾去除雜質(zhì)→定容→上機(jī)檢測(cè)。

3.3.3 六價(jià)鉻含量檢測(cè)

根據(jù)汽車材料理化特性的不同，對(duì)材料中六價(jià)鉻含量檢測(cè)所選用的檢測(cè)方法也不同。在對(duì)六價(jià)鉻含量進(jìn)行定量檢測(cè)前，技術(shù)人員采用X 射線熒光光譜檢測(cè)法對(duì)汽車材料中的鉻元素總含量進(jìn)行檢測(cè)。然后根據(jù)材料不同選擇后續(xù)的定量檢測(cè)方法。如被測(cè)樣品是普通鍍層，具體包括油膜、聚合物膜、蠟?zāi)さ儒儗?，可選用比色法進(jìn)行六價(jià)鉻定量檢測(cè)；如被測(cè)樣品是防腐鍍層，可選用沸水萃取法或者點(diǎn)滴法進(jìn)行六價(jià)鉻定量檢測(cè)；如被測(cè)樣品是皮革制品，可選用磷酸鹽萃取法或者采用比色法進(jìn)行檢測(cè)；如被測(cè)樣品是聚合物材料或者電子材料，可選用比色法或者堿性萃取法進(jìn)行檢測(cè)。在實(shí)際的檢測(cè)工作中，六價(jià)鉻含量超標(biāo)是最常遇到的問(wèn)題。為了提高六價(jià)鉻含量檢測(cè)的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性，技術(shù)人員在實(shí)際的檢測(cè)過(guò)程中應(yīng)注意做好結(jié)果的防干擾。

對(duì)檢測(cè)流程進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)對(duì)六價(jià)鉻檢測(cè)結(jié)果造成影響的因素主要有以下幾個(gè)：①被測(cè)樣品的制備。必須注意被測(cè)樣品表面與萃取液或消解液充分接觸，這樣才能確保樣品中的六價(jià)鉻提取充分。②檢測(cè)過(guò)程中鉻元素的價(jià)態(tài)必須統(tǒng)一。在樣品處理環(huán)節(jié)，技術(shù)人員應(yīng)保持鉻元素為六價(jià)的狀態(tài)。③當(dāng)被測(cè)樣品含鍍層時(shí)，應(yīng)合理選擇鍍層剝離溶解的方法，做好鍍層中六價(jià)鉻的定量分析，具體包括鍍層的溶解、鍍層質(zhì)量的稱量。不同金屬鍍層的溶解試劑不同，如鍍鋅鍍層的溶解選擇六次甲基四胺為消解試劑，在鹽酸溶液中測(cè)定；鍍錫鍍層的剝離采用電解剝離法，鍍層溶劑選用三氯化銻為消解試劑，在鹽酸溶液中進(jìn)行測(cè)定。④確定測(cè)量單位。通常有三種單位表示方式，一種是面積表示方式mg/cm2，另一種是質(zhì)量表示方式，包括mg/kg、%。由于質(zhì)量表示方式需要先對(duì)鍍層質(zhì)量進(jìn)行計(jì)算，因此為了提高測(cè)定結(jié)果的精確度，優(yōu)先采用mg/cm2為測(cè)量單位。

3.3.4 多溴聯(lián)苯、多溴聯(lián)苯醚含量檢測(cè)

首先利用X 射線熒光光譜檢測(cè)法對(duì)溴元素總含量進(jìn)行檢測(cè)，然后采用氣相色譜-質(zhì)譜檢測(cè)法對(duì)被測(cè)樣品進(jìn)行多溴聯(lián)苯和多溴聯(lián)苯醚的定量檢測(cè)。檢測(cè)流程如下：將待測(cè)樣品分解為均質(zhì)小樣→稱量小樣→萃取有效樣品→定容→上機(jī)檢測(cè)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，汽車材料禁限用物質(zhì)的檢測(cè)方法多種多樣，技術(shù)人員可根據(jù)檢測(cè)樣品的理化性質(zhì)科學(xué)選擇檢測(cè)方法。通過(guò)多種方法的實(shí)際應(yīng)用，總結(jié)出系統(tǒng)完善的檢測(cè)技術(shù)方法和檢測(cè)作業(yè)流程，有效保障材料檢測(cè)的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。