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玩具用安全性顏料測試方法的研究
玩具用安全性顏料測試方法的研究
0 前言
隨著世界各國對材料安全性能的重視,相應的涂料、油漆、玩具等材料的安全性就引起了大家的重視,同時,對制備這些材料的原材料的要求也越來越高,如:EN71-3,ASTM F963-96a、ROHS 指令等均對玩具安全性技術指標作出了明確的規定。顏料是塑料、涂料、油漆、油墨、紙張、皮革等領域重要的原材料之一,因此顏料中含有的微量元素,將直接影響這些成品中微量元素的含量。如何正確有效地分析顏料中的微量元素,成為了控制這些產品質量的關鍵,本文介紹了一種玩具用安全性顏料的測試方法,選擇了這些應用領域常用的顏料,如:鐵系顏料、鉻系顏料、防銹顏料、群青顏料、酞菁顏料等進行了相應的試驗,并且根據試驗中鹽酸不同的萃取濃度、萃取溫度、攪拌時間,得出了玩具用安全性顏料合適的測試方法。
1 試驗部分
1.1 原理
利用試驗顏料與鹽酸的化學反應,將顏料中的微量元素轉移到鹽酸中,過濾分離反應液體,取清液測試其中的微量元素。
1.2 材料
1.2.1 顏料
(1) 氧化鐵顏料
選擇氧化鐵紅、氧化鐵黃、氧化鐵黑、氧化鐵棕等具有代表性的氧化鐵顏料。
(2) 鉛、鉻系顏料
選擇鉛鉻黃、鉬鉻紅、氧化鉻綠等具有代表性的鉛、鉻系顏料。
(3) 復合顏料
選擇無機顏料氧化鐵黃與有機顏料酞菁藍復合的鐵酞綠顏料、無機顏料鉛鉻黃與有機顏料酞菁藍復合的鉛鉻綠顏料等具有代表性的復合顏料。
(4) 防銹顏料
選擇具有片狀結構的物理防銹顏料云母氧化鐵灰和具有化學防銹作用的三聚磷酸鋁顏料。
(5) 群青顏料
選擇與鹽酸完全反應的群青顏料。
(6) 酞菁顏料
選擇穩定形酞菁藍顏料和酞菁綠顏料。
(7) 炭黑顏料
選擇難以分散的炭黑顏料。
(8) 填充料
選擇涂料行業常用的填充料,如:碳酸鈣、滑石粉、高嶺土、鈦白粉等。
1.2.2 試劑
(1) 鹽酸(優級純);
(2) 鹽酸溶液C(HCl)=0.07 mol/L;
(3) 鹽酸溶液C(HCl)=1.0 mol/L;
(4) 鹽酸溶液C(HCl)=2.0 mol/L;
(5) 蒸餾水(符合GB/T 6682—1992 實驗室用水規格)。
1.3 儀器
(1) 天平:精確至0.1mg;
(2) pH 計:PHSJ-3F 實驗pH 計,精度為±0.1pH單位;
(3) 微孔濾膜:孔徑為0.45 μm;
(4) 攪拌器:S22-2 型磁力攪拌器;
(5) 分光光度計:原子吸收分光光度計;
(6) 一套容器,總容量為鹽酸萃取體積的1.6~5.0 倍。
1.4 試驗過程
稱取適量顏料于容器中,加入一定濃度和一定溫度的鹽酸水溶液,攪拌混合,然后檢查混合液的酸度,若溶液的酸度與加入的鹽酸酸度發生偏離,則邊搖動混合物邊滴加高濃度的鹽酸,調節至所加入的鹽酸酸度為止,使混合物避光,在一定溫度下攪拌混合物,并持續一段時間,然后將混合物在該溫度下靜置,過濾、檢測。
2 試驗數據
不同顏料的微量元素比較(鹽酸濃度為0.07 mol/L;溫度為37±2℃;攪拌1 h)見表2。
3 結果與討論
3.1 顏料化學組成與微量元素的關系
從表2 可以看出:不同化學組成的顏料,它們在鹽酸萃取液中的溶解度不同,導致萃取液中的微量元素大不相同,相對而言,鐵系顏料在鹽酸萃取液中的溶解度較小,相應測出的微量元素含量也較小,符合相應的標準,適用于玩具行業對顏料安全性的要求。
3.2 鹽酸萃取濃度與微量元素測試結果的關系
從鹽酸濃度(0.07~2.0 mol/L)萃取試驗中可知:隨著鹽酸濃度的提高,顏料在萃取液中的溶解度越大,則相關的微量元素含量越高,即:顏料的溶解度與鹽酸的萃取濃度成正比,鹽酸的萃取濃度越大,則測出的微量元素含量也較高。在EN71-3 標準中,主要將顏料作為玩具制造的添加劑,模擬人體胃酸的條件,因此將鹽酸的萃取濃度設為0.07 mol/L。
3.3 鹽酸萃取溫度與微量元素測試結果的關系
顏料在酸中的溶解度除了與酸的濃度有關外,還與溶解體系鹽酸的溫度有關,萃取溫度越高,則測出的微量元素含量也越大,由于模擬人體胃酸的條件,因此將萃取溫度設定為(37±2)℃。
3.2 鹽酸萃取濃度與微量元素測試結果的關系
從鹽酸濃度(0.07~2.0 mol/L)萃取試驗中可知:隨著鹽酸濃度的提高,顏料在萃取液中的溶解度越大,則相關的微量元素含量越高,即:顏料的溶解度與鹽酸的萃取濃度成正比,鹽酸的萃取濃度越大,則測出的微量元素含量也較高。在EN71-3 標準中,主要將顏料作為玩具制造的添加劑,模擬人體胃酸的條件,因此將鹽酸的萃取濃度設為0.07 mol/L。
3.3 鹽酸萃取溫度與微量元素測試結果的關系
顏料在酸中的溶解度除了與酸的濃度有關外,還與溶解體系鹽酸的溫度有關,萃取溫度越高,則測出的微量元素含量也越大,由于模擬人體胃酸的條件,因此將萃取溫度設定為(37±2)℃。
3.4 攪拌時間與微量元素測試結果的關系
顏料在酸中的溶解度除了與溶解體系鹽酸的濃度及溫度有關外,還與攪拌時間有關,對不同的攪拌時間(0.5 h、1 h、1.5 h、2.0 h)進行了試驗,結果表明:經過1 h 的攪拌,萃取液中的微量元素呈穩定趨勢,因此為了能得到較準確的數據,并縮短測試周期,在其他條件相同時,攪拌時間選擇1 h 為宜。
4 結語
顏料中萃取出的微量元素與顏料的化學組成、鹽酸萃取濃度和萃取溫度有關。鹽酸萃取濃度越大,則顏料中微量元素的測試結果越高;鹽酸萃取溫度越高,則顏料中微量元素的測試結果越高;從上述試驗可以看出:除了鉛鉻系顏料中微量元素的含量較高,其他的顏料基本上能夠達到玩具用安全性顏料的技術要求。
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此文關鍵字:顏料色漿
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