專利名稱：玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯塑料中鉛和/或鉻含量的測(cè)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯塑料中鉛和/或鉻含量的測(cè)定方法。
背景技術(shù)：
塑料作為高分子材料的一大種類，在現(xiàn)代社會(huì)中有著廣泛的應(yīng)用，如汽車內(nèi)飾件、醫(yī)療器械、家用電器、建筑材料、兒童玩具等。在塑料改性工程中，會(huì)添加大量的助劑填料，而這些助劑填料會(huì)引入一些對(duì)環(huán)境、人體有害的物質(zhì)，如重金屬、鹵素類有機(jī)物以及低分子類的揮發(fā)性有機(jī)物等。目前，許多國(guó)家和國(guó)際組織紛紛采取行動(dòng)制定法規(guī)對(duì)電子產(chǎn)品中的有害物質(zhì)含量進(jìn)行限制。歐盟自2005年8月30日開始實(shí)施《報(bào)廢電子電氣設(shè)備指令》(即WEEE指令，Waste electrical and electronic equipment directive),要求生產(chǎn)商負(fù)責(zé)收集、處理以及回收廢舊電子電氣設(shè)備并承擔(dān)相關(guān)費(fèi)用。2007年6月I日歐盟開始執(zhí)行《關(guān)于在電氣電子設(shè)備中限制使用某些有害物質(zhì)的指令》(即ROHS指令,The restriction of theuse of certain hazardous substances in electrical and electronic equipment),該指令規(guī)定從2007年6月I日起，進(jìn)入歐盟市場(chǎng)的電子電氣產(chǎn)品中所含的6種有害物質(zhì)(鉛、汞、鎘、鉻、多溴聯(lián)苯和多溴二苯醚)的含量不得超過規(guī)定的限制。塑料管材在國(guó)內(nèi)、外都得到了廣泛的應(yīng)用，原因在于塑料管材與傳統(tǒng)的水泥管、鑄鐵管和鋼管相比，具有較高的強(qiáng)度和剛性、耐蝕性能好、使用壽命長(zhǎng)、內(nèi)壁阻力小、水通量大、易于密封、施工簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于化工、環(huán)保、食品衛(wèi)生、建筑給排水等領(lǐng)域，人們對(duì)塑料管材的環(huán)保性能的關(guān)注度也隨之提高。目前，我國(guó)針對(duì)于管材用塑料的中鉛、鉻含量的檢測(cè)沒有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)均參考?xì)W盟ROHS指令中推薦的標(biāo)準(zhǔn)USEPA3050B和US EPA 3052進(jìn)行檢測(cè)。但是，標(biāo)準(zhǔn)US EPA 3050B采用傳統(tǒng)加熱消解法，此方法既耗時(shí)又浪費(fèi)能源，同時(shí)還需要消耗大量化學(xué)試劑；加熱過程不均勻，容易形成加熱體系局部過熱，使部分樣品產(chǎn)生碳化燒結(jié)，并產(chǎn)生大量酸霧污染環(huán)境；還容易造成重金屬元素流失，使檢測(cè)結(jié)果偏小。標(biāo)準(zhǔn)US EPA 3052所選用的消解條件與消解介質(zhì)不能完全消解管材用塑料(尤其是玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯塑料，F(xiàn)RPP)，消解后液體中產(chǎn)生絮狀沉淀，測(cè)試結(jié)果偏差很大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠使玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯塑料完全消解，準(zhǔn)確測(cè)定塑料中鉛和/或鉻含量的測(cè)定方法。由于FRPP的力學(xué)性能和耐老化性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于其它管材用塑料，使得現(xiàn)有的消解方法無(wú)法將FRPP完全消解，從而有害物質(zhì)(鉛、鉻等)的檢測(cè)結(jié)果偏差很大。單純提高消解溫度，雖然可以提高FRPP的消解效果，但是極有可能發(fā)生消解儀器的爆罐事故，降低消解儀器的使用壽命并且危害操作人員的生命安全。本發(fā)明的發(fā)明人的通過深入研究發(fā)現(xiàn)，將FRPP先在氫氟酸存在下用第一液體氧化劑進(jìn)行微波消解，再將微波消解后的產(chǎn)物與第二氧化劑反應(yīng)進(jìn)行二次消解，能夠使FRPP消解完全，最終使用原子光譜法準(zhǔn)確測(cè)定FRPP中鉛、鉻的含量。本發(fā)明提供的玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯塑料中鉛和/或鉻含量的測(cè)定方法，該方法包括(I)在微波消解反應(yīng)條件下，將所述玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯塑料與第一液體氧化劑和氫氟酸接觸，得到含有固體的微波消解產(chǎn)物；(2)將步驟(I)得到的含有固體的微波消解產(chǎn)物與第二氧化劑反應(yīng)至得到澄清溶液，所述第二氧化劑含有過氧化氫；(3)利用原子光譜法測(cè)定步驟(2)得到的澄清溶液中的鉛和/或鉻的含量，并根據(jù)該含量確定玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯塑料中鉛和/或鉻的含量。根據(jù)本發(fā)明的方法，使FRPP消解完全并且準(zhǔn)確地得到所含的鉛和/或鉻的含量。例如，實(shí)施例1采用本發(fā)明的方法將FRPP完全消解，測(cè)得該FRPP中鉛含量為3. 57mg/kg,鉻含量為7. 98mg/kg ;然而采用對(duì)比例I的方法對(duì)與實(shí)施例1相同的FRPP進(jìn)行消解，不能完全消解FRPP，測(cè)得該FRPP中鉛含量?jī)H為1. 32mg/kg，鉻含量?jī)H為3. 69mg/kg。
具體實(shí)施例方式以下對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式
僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。本發(fā)明提供的玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯塑料中鉛和/或鉻含量的測(cè)定方法，該方法包括(I)在微波消解反應(yīng)條件下，將所述玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯塑料與第一液體氧化劑和氫氟酸接觸，得到含有固體的微波消解產(chǎn)物；(2)將步驟(I)得到的含有固體的微波消解產(chǎn)物與第二氧化劑反應(yīng)至得到澄清溶液，所述第二氧化劑含有過氧化氫；(3)利用原子光譜法測(cè)定步驟(2)得到的澄清溶液中的鉛和/或鉻的含量，并根據(jù)該含量確定玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯塑料中鉛和/或鉻的含量。根據(jù)本發(fā)明的方法，所述微波消解反應(yīng)可以使用波長(zhǎng)為I毫米-100厘米的電磁波進(jìn)行微波輻射。微波輻射通常使用微波消解儀，大多數(shù)市售的微波消解儀均采用頻率為2450 ± 50MHz的電磁波(即波長(zhǎng)為12-12. 5厘米)。根據(jù)本發(fā)明的方法，所述第一液體氧化劑可以為用于微波消解塑料的各種液體氧化劑，例如，所述液體氧化劑可以選自硝酸、過氧化氫、高氯酸、硫酸中的一種或多種。所述第一液體氧化劑的用量可以在較大范圍內(nèi)選取，例如，相對(duì)于每克所述玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯塑料，所述第一液體氧化劑的用量為100-300克，優(yōu)選地，第一液體氧化劑的用量為100-220克，所述第一液體氧化劑的用量指第一液體氧化劑中有效化學(xué)成分(例如，60-70重量％的硝酸水溶液中的HN03、70-98重量％硫酸中的H2SO4等)和溶劑(例如，去離子水)的重量。氫氟酸與所述第一液體氧化劑的重量比可以在較大范圍內(nèi)選取，例如，氫氟酸與所述第一液體氧化劑的重量比為1: 5-10,所述氫氟酸通常以質(zhì)量濃度為30-40重量％的氫氟酸水溶液的形式使用。使用上述用量范圍內(nèi)的第一液體氧化劑和氫氟酸能夠更好地消解FRPP,使最終鉛、鉻含量的測(cè)定結(jié)果更為準(zhǔn)確。根據(jù)本發(fā)明的方法，優(yōu)選所述第一液體氧化劑含有質(zhì)量濃度為60-70重量％的硝酸水溶液，以第一液體氧化劑的總重量為基準(zhǔn)，所述硝酸水溶液的含量為35-100重量％。根據(jù)本發(fā)明的方法，更優(yōu)選所述第一液體氧化劑為質(zhì)量濃度為60-70重量％的硝酸水溶液。由于質(zhì)量濃度為60-70重量％的硝酸水溶液是強(qiáng)氧化劑且其中HNO3不輕易分解，所以能夠較好地消解FRPP并且產(chǎn)生較少的酸霧。根據(jù)本發(fā)明的方法，優(yōu)選所述接觸在密閉環(huán)境下進(jìn)行，所述接觸的條件包括溫度可以為180-220°C，時(shí)間可以為20-30分鐘。在上述條件下將所述玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯塑料與第一液體氧化劑和氫氟酸接觸，能夠較好地消解FRPP。將所述玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯塑料與第一液體氧化劑和氫氟酸升溫至上述溫度范圍內(nèi)的過程可以是以10-20°C /分鐘的速度連續(xù)升溫的過程，也可以是程序控制的升溫過程(即程序升溫，該升溫過程的溫度區(qū)間、升溫時(shí)間和保持時(shí)間可以在較大范圍內(nèi)選取，升溫時(shí)間和保持時(shí)間的總和通常不超過40分鐘，其中不包括達(dá)到180-220°C后的升溫時(shí)間和保持時(shí)間)。優(yōu)選將所述玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯塑料與第一液體氧化劑和氫氟酸升溫至上述溫度范圍內(nèi)的過程為程序控制的升溫過程。上述步驟(I)的接觸優(yōu)選在密閉條件下進(jìn)行，此時(shí)反應(yīng)器內(nèi)一般可以產(chǎn)生大于
O.1MPa至小于或等于O. 4MPa的壓力。根據(jù)本發(fā)明的方法，所述第二氧化劑的用量可以在較大范圍內(nèi)選取，例如，相對(duì)于每克所述玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯塑料，所述第二氧化劑的用量為40-100克，第二氧化劑的用量指第二氧化劑中有效化學(xué)成分(例如，質(zhì)量濃度為25-35重量％的過氧化氫水溶液中H2O2等)和溶劑(例如，去離子水)的重量。根據(jù)本發(fā)明的方法，優(yōu)選所述第二氧化劑為質(zhì)量濃度為25-35重量％的過氧化氫水溶液。使用質(zhì)量濃度為25-35重量％的過氧化氫水溶液能夠使步驟(I)得到的含有固體的微波消解產(chǎn)物經(jīng)過二次消解，得到澄清溶液，即完全消解FRPP。根據(jù)本發(fā)明的方法，步驟(2)中所述反應(yīng)的溫度和反應(yīng)的時(shí)間可以在較大范圍內(nèi)選取，只要通過揮發(fā)盡量去除第一液體氧化劑和氫氟酸，且有利于二次消解即可，例如，步驟(2)中所述反應(yīng)的溫度為130-200°C，反應(yīng)的時(shí)間為20-40分鐘。反應(yīng)的時(shí)間以加入第二氧化劑且達(dá)到反應(yīng)的溫度開始計(jì)算，并且從初始溫度加熱到設(shè)定的反應(yīng)的溫度的總時(shí)間不超過20分鐘。根據(jù)本發(fā)明的方法，步驟(2)還可以包括在將步驟(I)得到的含有固體的微波消解產(chǎn)物與第二氧化劑反應(yīng)之前，先將步驟(I)得到的含有固體的微波消解產(chǎn)物預(yù)先加熱至130-150°C。所述第二氧化劑可以在所述預(yù)先加熱之后一次性加入，也可以分批加入，只要所述第二氧化劑的用量在本發(fā)明的范圍內(nèi)即可。所述步驟⑵的接觸在開放環(huán)境下進(jìn)行即可。根據(jù)本發(fā)明的方法，步驟(3)所述原子光譜法可以采用各種能夠測(cè)定鉛、鉻含量的方法，可以使用公知儀器和測(cè)試手段，例如，步驟(3)所述原子光譜法使用石墨爐原子吸收光譜儀對(duì)步驟(2)得到的澄清溶液進(jìn)行測(cè)定。首先使用一種已知濃度的鉛/鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液配制多種不同濃度的鉛/鉻工作溶液，通過石墨爐原子吸收光譜儀對(duì)上述多種不同濃度的鉛/鉻工作溶液進(jìn)行吸光度測(cè)定，得到鉛/鉻含量與吸光度的標(biāo)準(zhǔn)曲線，其次測(cè)定步驟(2)得到的澄清溶液的吸光度、對(duì)應(yīng)得到澄清溶液中的鉛/鉻含量，最終通過計(jì)算獲知FRPP中的鉛和/或鉻含量。本發(fā)明對(duì)澄清溶液中的鉛/鉻含量沒有特別的限定，只要澄清溶液中的鉛/鉻含量在繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線時(shí)使用的鉛/鉻工作溶液的濃度范圍內(nèi)即可，但從準(zhǔn)確得到鉛/鉻含量以及保護(hù)測(cè)試儀器的角度考慮，優(yōu)選澄清溶液中的鉛/鉻含量小于20微克/升，因此根據(jù)需要可以對(duì)所述步驟(2)得到的澄清溶液進(jìn)行稀釋，其中使用的稀釋劑通常為不對(duì)鉛/鉻含量測(cè)試產(chǎn)生影響的稀釋劑，例如可以使用去離子水或第一液體氧化劑的稀溶液(質(zhì)量濃度小于3重量％)，優(yōu)選為去離子水。在本發(fā)明的方法的條件下，對(duì)多個(gè)空白樣品(FWAfrpp)進(jìn)行消解得到澄清溶液，進(jìn)而對(duì)按照一定條件稀釋(或未稀釋)的澄清溶液進(jìn)行測(cè)定，可以得到測(cè)試儀器(本發(fā)明中為石墨爐原子吸收光譜儀)的鉛/鉻含量的檢出下限；按照本發(fā)明的方法對(duì)FRPP進(jìn)行消解得到澄清溶液，對(duì)與空白樣品相同條件地稀釋(或未稀釋)的該澄清溶液進(jìn)行測(cè)定，可以得到該澄清溶液中的鉛/鉻含量。本發(fā)明的方法可以適用于各種玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯塑料。例如，其中玻璃纖維的含量可以為該玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯塑料總重量的10-30重量％。除非特別說明，本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)例、實(shí)施例、對(duì)比例和測(cè)試?yán)兴迷噭┚梢酝ㄟ^商購(gòu)得到。本發(fā)明實(shí)驗(yàn)例、實(shí)施例、對(duì)比例和測(cè)試?yán)秀U、含量使用石墨爐原子吸收光譜儀(型號(hào)PEAA600)進(jìn)行測(cè)定，測(cè)試條件如表I所示表I
權(quán)利要求
1.一種玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯塑料中鉛和/或鉻含量的測(cè)定方法，該方法包括(1)在微波消解反應(yīng)條件下，將所述玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯塑料與第一液體氧化劑和氫氟酸接觸，得到含有固體的微波消解產(chǎn)物；(2)將步驟(I)得到的含有固體的微波消解產(chǎn)物與第二氧化劑反應(yīng)至得到澄清溶液，所述第二氧化劑含有過氧化氫；(3)利用原子光譜法測(cè)定步驟(2)得到的澄清溶液中的鉛和/或鉻的含量，并根據(jù)該含量確定玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯塑料中鉛和/或鉻的含量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，相對(duì)于每克所述玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯塑料，所述第一液體氧化劑的用量為100-300克，氫氟酸與所述第一液體氧化劑的重量比為I 5-10。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述第一液體氧化劑含有質(zhì)量濃度為60-70重量％的硝酸水溶液，以第一液體氧化劑的總重量為基準(zhǔn)，所述硝酸水溶液的含量為35-100 重量％。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述第一液體氧化劑為質(zhì)量濃度為60-70重量％的硝酸水溶液。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述接觸在密閉環(huán)境下進(jìn)行，所述接觸的條件包括溫度為180-220°C，時(shí)間為20-30分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，相對(duì)于每克所述玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯塑料，所述第二氧化劑的用量為40-100克。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的方法，其中，所述第二氧化劑為質(zhì)量濃度為25-35重量％的過氧化氫水溶液。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟(2)中所述反應(yīng)的溫度為130-200°C，反應(yīng)的時(shí)間為20-40分鐘。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟(2)還包括在將步驟(I)得到的含有固體的微波消解產(chǎn)物與第二氧化劑反應(yīng)之前，先將步驟(I)得到的含有固體的微波消解產(chǎn)物預(yù)先加熱至130-150 。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟(3)使用石墨爐原子吸收光譜儀對(duì)步驟(2)得到的澄清溶液進(jìn)行測(cè)定。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，以所述玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯塑料的總重量為基準(zhǔn)，玻璃纖維的含量為10-30重量％。
全文摘要
本發(fā)明提供的玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯塑料中鉛和/或鉻含量的測(cè)定方法，該方法包括(1)在微波消解反應(yīng)條件下，將所述玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯塑料與第一液體氧化劑和氫氟酸接觸，得到含有固體的微波消解產(chǎn)物；(2)將步驟(1)得到的含有固體的微波消解產(chǎn)物與第二氧化劑反應(yīng)至得到澄清溶液，所述第二氧化劑含有過氧化氫；(3)利用原子光譜法測(cè)定步驟(2)得到的澄清溶液中的鉛和/或鉻的含量，并根據(jù)該含量確定玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯塑料中鉛和/或鉻的含量。采用本發(fā)明的方法使玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯塑料消解完全并且準(zhǔn)確地得到所含的鉛和/或鉻的含量。
文檔編號(hào)G01N1/44GK103048281SQ20111031540
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2011年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月17日
發(fā)明者薛燕波, 楊勇, 潘新, 李娜, 李瑤, 秦飛 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司北京化工研究院