頂空法車用塑料VOC檢測技術
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健康問題
塑料中釋放出來的單體、降解產物或增塑劑，長期以來被認為是造成許多健康問題的潛在原因。
例如，廣泛用于汽車內飾的乙烯基塑料，當處在高溫或潮濕環(huán)境中時會釋放揮發(fā)性有機化合物，從而引起“室內環(huán)境綜合癥”。若人體長時間吸入或皮膚接觸這些化合物，會引起一系列癥狀，例如眼睛、鼻子和喉嚨感覺刺激、視力模糊、頭昏、關節(jié)疼痛、疲勞、惡心、胸口痛，有些甚至會引起心律失常。
“化學物質過敏癥”如今是個廣受關注和爭議的健康相關話題。人們相信長時間持續(xù)暴露在低水平的VOCs中亦會導致“化學物質過敏癥”發(fā)病率的上升。
之所以會引起爭議，則是因為在實驗條件下該癥狀很難重現(xiàn)，某些研究人員甚至開始懷疑是否有這種過敏癥存在。然而，的確有很多人受到這種即刻發(fā)作的過敏癥的折磨，并且病情會持續(xù)發(fā)展。
頂空分析與GC-MS
頂空分析與氣質（GC-MS）聯(lián)用，是一種非常有效的整體分析手段，它可以簡便迅速的對原材料和塑料成品的VOCs進行分析。
在簡單進行樣品制備后（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，通過頂空采樣，我們將得到不同溫度下釋放的有機物，最后通過MS的單離子檢測模式或全掃描模式來測定。該方法特別適宜于工廠中大批量產品的質控檢測。
使用布魯克SHS-40自動頂空進樣器與SCION單四極桿質譜（SQ MS）聯(lián)用，我們在獲得全范圍的定量數(shù)據(jù)的同時，還能在NIST等譜庫內檢索對化合物進行初步定性。這通過實時監(jiān)測，使用系統(tǒng)一體化的譜庫搜索軟件直接對材料中頂空物質譜圖與標準數(shù)據(jù)庫中的譜圖進行比較實現(xiàn)。
車用塑料
汽車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不會受到有害物質的侵襲，特別是在很少通風或根本不通風的情況下，材料被暴曬或加熱時，例如：汽車的保險杠常常直曬曝露在高溫下，如果通風情況不好，將釋放出大量的有機物。
某歐洲委員會在2009年就如何管理使用過的汽車進行的研究指出：車內空氣中的VOC含量常常超標，有時苯含量會達到149.1μg/m3以上；而在夏天，當車內氣溫升至70℃ 時，總體VOC含量甚至會升高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。
科學家在最新一項關于汽車塑料部件的頂空GC-MS研究中使用了車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。
該實驗的設計目的是為了確定在溫度壓力下，樣品是否會產生足以引起重視的VOC。
而汽車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(jù)REACH規(guī)定，這些都必須被分析并且記錄在案。
聚丙烯汽車部件樣品的全掃描定性檢測，汽車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。
我們可以通過一種叫做“烘焙”的方法來減少汽車內聚合物中VOC的排放，適宜的產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)。該方法是將汽車塑料部件放置在設定的溫度環(huán)境中一段時間，經(jīng)過一系列溫度變化，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物質。整個過程可以用HS GC-MS進行監(jiān)控。
結論
顯然，現(xiàn)代材料經(jīng)常會面臨VOC的問題，這些揮發(fā)性物質對人類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的含量問題。頂空GC-MS法是檢測該類指標的良好工具，我們可以使用它來確保產品滿足法規(guī)要求，以利將來的更好發(fā)展。
通過頂空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檢中，可控制揮發(fā)性有機物的排放量，以及發(fā)現(xiàn)是否有其他物質混雜在內。
SHS-40和SCION GC-MS聯(lián)用，然后通過NIST等提供的質譜譜庫進行檢索，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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