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汽车内饰材料苯类挥发物测定的结果与讨论

  汽车内饰材料苯类挥发物测定通常采用顶空气相色谱法,该方法中常见挥发物对苯类的测定无干扰,因此,非常适合于汽车内部皮革、塑料以及纺织品等材料的检测,上海千实研发工程师针对测定结果与讨论如下。
  结果与讨论:
  1.平衡温度的影响
  根据Raoult定律,顶空平衡温度会影响样品中可挥发性物质的饱和蒸汽压,同时也会影响实验的检测下限。因此,实验选取了含有目标化合物的阳性样品,研究了平衡温度在60℃~120℃,平衡时间60min时,对目标物挥发量的影响。结果如图1所示。由图1可知,平衡温度在60℃~100℃之间,随温度升高,目标物的峰面积迅速升高,但温度高于100℃时,目标化合物的峰面积变化缓慢,基本达到平衡。考虑平衡温度过高可能会引起顶空瓶的气密性等问题,选100℃做平衡温度。
  2.标样平衡时间的影响
  为了降低基质对目标物质的影响,先向20mL的顶空瓶中加入2g空白基质,再分别加入4μL标液以及1μL内标液,考察了平衡时间对标样中目标物挥发量的影响,结果如图2所示。结果表明,平衡时间为30min时,目标物基本达到了气固平衡状态。
  3.样品平衡时间的影响
  考虑到样品与标样不一样,样品的目标物会存在样品基质中,这样会延长目标物达到气固平衡的时间,同样选择了阳性样品来考察了平衡时间对样品中目标物挥发量的影响,结果如图3所示。结果表明,平衡时间为60min时,峰面积基本趋于稳定。因此,选择平衡时间为60min。
  4.色谱条件的选择
  选用(50m×0.25mm×0.20μm)色谱柱,并对色谱条件进行了优化:进样口温度:150℃;检测器温度:250℃;流速1.5mL/kg;进样量1mL;分流进样,分流比30:1。升温程序:初始温度40℃保持5min,以7℃/min速度升温至100℃,保持1min。此时保留时间短,分离效果好,峰形较好,分离结果如图4所示。由图可知,基质对目标物有较强的吸附能力,加入基质后,各目标物的色谱峰都明显降低。考虑到汽车内饰材料中其他挥发性物质对目标检测物的干扰,进行了常见挥发物的干扰试验,气相色谱图如图5所示。结果表明,这些物质对目标物无干扰,能够较准确定性和定量。
  5.方法的线性范围和检出限
  按上述标准曲线绘制方法,在优化的条件下进行分析,以目标物与内标物的含量之比为横坐标,对应的峰面积之比为纵坐标,求得线性回归方程和相关系数。并根据信噪比(S/N)=3计算出最低检测限,结果见表1。由表1可以看出,含量在0.5~80mg/kg范围内,相关系数r大于0.999,说明线性关系良好。7种苯类物质的检测限范围为0.10~0.30mg/kg,其中苯的检测限最低。
  为了更进一步了解目标物检测限的影响因素,实验研究了沸点较高物质———甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯在不同温度和不同平衡时间的条件对下检测限的影响,结果如图5所示。结果表明,检测限随时间(或温度)的增加而降低,但平衡时间和平衡温度对各组分的检测限有不同的影响。与时间相比,平衡温度对各组分的检测限影响更大。另外,检测限主要是由目标物在气相色谱中峰的响应值决定的。响应值主要受以下三方面因素的影响:第一、目标物自身的性质。由图4(a)所示,相同量的不同物质在气相色谱中峰的响应值是不同的,这主要是由它们自身性质决定的。第二、基质的影响。由图4(a)所示,由于基质对物质有很强的吸附作用,加入基质后,各物质的色谱峰明显降低。然而,基质对不同的物质有不同的吸附能力,变化最明显的是苯乙烯。加入基质前色谱峰最高,但加入后色谱峰最高的却是苯。结果导致检测限最低的不是苯乙烯而是苯。第三、平衡条件的影响。本实验中,在一定时间(或温度)范围内,随着平衡时间(或温度)的增加,有利于目标物的释放,各组分的响应值依次增加,检测限也依次降低。因此,苯类物质的检测限主要受到目标物自身的性质、基质以及平衡条件的影响。
  6.方法回收率和精密度
  按照2.3的方法分别向顶空瓶中加入1μg、5μg和20μg三个梯度苯类标样以及5μg的内标来进行定量,计算加标回收率及精密度,相同条件下6次平行测定结果如表2所示。结果显示,加标平均回收率在92.6%~107.1%之间,相对标准偏差(n=6)在1.9%~5.5%之间,完全满足分析要求。同时表明在顶空瓶中加入空白基质,可以极大的降低甚至消除基质效应,以内标法定量极大地提高了回收率,使定量更准确。
  7.实际样品分析
  对皮革、塑料和纺织品三种材质以及不同部位的汽车内饰材料进行了挥发性苯类含量的测定,实验结果如表3所示。由表3可知,不同材质的内饰材料挥发出苯类物的种类和含量不尽相同。皮革主要释放甲苯,塑料主要释放甲苯、乙苯和苯乙烯,其中苯乙烯的释放量很高。这是由于仪表盘骨架材料主要有PC(聚碳酸酯)/ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚合物)、PP(聚丙烯)、SMA(苯乙烯-马来酐)等改性材料,换挡套件也主要用这些材质的硬质塑料,纺织品能够释放出少量的甲苯和二甲苯。