能量色散荧光光谱仪测定聚乙烯塑料中铅含量的研究

能量色散荧光光谱仪测定聚乙烯塑料中铅含量的研究
孙秋香;宋庆军;卢慧粉
【摘要】本文主要研究了能量色散荧光光谱法测定聚氯乙烯塑料中有毒有害物质铅元素含量,分别研究了不同制样方法、不同基体对检测结果的影响.元素铅的定量分析结果表明,聚氯乙烯样品经冷冻研磨压片后,能得到比较稳定可靠的数据;不同基体的研究结果表明,由于材料的平均原子序数和结构的不同,采用相同基体和不同基体做标准曲线,得出的结果相差较大,相同基体测试时,能够得到比较满意的数据.【期刊名称】《信息记录材料》
【年(卷),期】2017(018)012
【总页数】2页(P29-30)
【关键词】聚氯乙烯;有害物质;基体
【作者】孙秋香;宋庆军;卢慧粉
【作者单位】济宁半导体及显示产品质量监督检验中心山东济宁 272000;济宁半导体及显示产品质量监督检验中心山东济宁 272000;济宁半导体及显示产品质量监督检验中心山东济宁 272000
【正文语种】中文
【中图分类】TH89
欧盟第2002/95/EC号指令《关于限制在电子电气设备中使用某些有害物质成分的指令》（以下简称RoHS新指令）规范了电子电子产品的材料及工艺标准，其目的在于消除电机电子产品中的铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯和多溴联苯醚六项
物质，并重点规定了各项指标的限值。

2011年新的RoHS指令（欧洲议会和欧盟理事会关于限制某些有害物质在电子电气设备中使用的第2011/65/EU号指令）
出台，新的RoHS指令明确规定了电子电子产品的范围、选定了另外四种物质作
为限用物质的候选等内容[1]。

2015年6月4日，欧盟委员会正式发布RoHS 2.0（2011/65/EU）的修订案(EU) 2015/863。

该修订案正式将4项邻苯列入RoHS 2.0的限制清单（ANNEX II）中，至此，欧盟RoHS指令共限制包括4项重金属、2项溴化物质及4项邻苯在内的10项有害物质。

目前RoHS检测中，XRF作为一种快速的、低成本、非破坏性的检测手段，已被广泛采用，这里主要分析了聚氯乙烯塑料中有毒有害物质，通过不同的制样方法、选用相同基体和不同基体建立标准曲线，分析制样方法、基体对检测结果的影响。

Thermo Fisher ARL QUANT’X型能量色散X射线荧光光谱仪；
德国莱驰ZM200超离心研磨仪；
天津天光光学仪器HY-12手动压片机。

表1给出了聚氯乙烯塑料中各元素的分析条件。

聚氯乙烯塑料经液氮冷冻研磨，过200目网筛，在30MPa压力下保压30s制成
样片。

需要说明的是，试验中，所选的聚乙烯塑料，用化学法测试其铅含量为
3430mg/kg。

这里以铅元素为例，采用两种不同的方式进行检测，试样1是直接检测，试样2
是将塑料制品剪成＜1cm×1cm的块状样品，试样3是将样品进行液氮冷冻研磨、过筛、压片，试验结果见表2。

由表2可以看出，将试样剪成＜1cm×1cm的块状后测试，其检测结果与直接测试、压片后测试结果差别较大，说明这样的处理方式在这种材料检测中是不可取的，将样品冷冻研磨压片后测试，其结果比直接测量的数据要好。

其主要原因是，本试
验中选用的聚氯乙烯塑料是管状的，直接测量其表面平整度不能达到一致，会影响检测结果，将样品研磨压片后，其表面平整度好、均匀，能够得到重复性较好的检测结果。

用XRF对样品进行定量分析时，影响测量精度的因素除了计数的统计误差和仪器
误差外，样品的组成、物理化学状态等也会影响其测量结果，这种样品本身带来的影响主要分为基体效应、非均匀效应、谱线干扰效应等，其中非均匀效应、谱线干扰效应可以通过精心的制样、选择合适的测量条件、计数修正的方法常常能够减小或避免，但基体效应很难克服[2]。

图1为不同基体的塑料做出的Pb元素标准曲线。

表3给出了不同基体测出的聚氯乙烯塑料中铅元素的含量。

表中聚氯乙烯塑料中
铅的测试结果表明，虽然都是塑料基体，其测试结果仍有很大差别，也就是说，基体对测试结果的影响很大。

其主要原因是X射线摄入样品后，会受到物质的吸收，样品内部产生特征X射线从样品中射出，射出的特征X射线也会受到二次吸收。

样品中待测元素的含量与特征X射线的出射率成正比，与样品对初级入射X射线
和射出的特征X射线的质量吸收系数之和成反比[3]。

因此，测试中，由于样品中
平均原子序数不同，样品对入射初级X射线和射出的特征X射线的质量吸收系数
不同，其测试结果也有所不同。

此外，聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）以及丙
烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）三种塑料其结构也大有不同，其中PE塑料为
典型的结晶聚合物，在固体状态下，结晶部分与无定型共存；PVC塑料主要是非
晶态结构，包含少量的结晶区域；ABS塑料是三种材料的共聚物，通常为非晶态
结构。

因此，在测试聚氯乙烯样品时，虽然采用同为塑料的标准样品做曲线时，由于其结构上的差异，其测试结果差别很大。

通过以上分析，我们可以看出，在用能量色散X射线荧光光谱仪进行定量分析时，对PVC塑料类的样品，采用同种基体的标准物质做标准曲线能够得到比较可靠的
数据，采用塑料类的PE基体或ABS基体做标准曲线，不能够得出比较满意的结果。

由此可见，在用能量色散荧光光谱仪进行定量分析时，选用类似基体进行检测时，类似基体标样的选择应确保检测结果的可靠性。

（1）对于聚氯乙烯塑料样品，经液氮冷冻研磨压片制样后，其测试结果要优于直接测量的结果，说明压片制样在XRF精确定量分析中还是很有必要的。

（2）检测PVC塑料时，采用相同基体的标样能够得到满意的数据，采用PE塑料或ABS塑料为基体时，不能够得到满意的结果，这一点在检测中应引起注意。

【相关文献】
[1] RoHS2.2011/65/EU,The Directive 2011/65/EU,on the restriction of the use of certain hazardous substances in electrical and electronic equipment[R].The European parliament and the council,2011.
[2]王成学，王琪，张玉玲，等.ED-XRF在RoHS筛选测试中的实际应用[J].中国测试技术，2008，34(1)：119-121.
[3]陈小强.XRF分析铜合金主元素含量的方法技术研究[D].成都理工大学，2010.。