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PVC塑料中邻苯二甲酸酯类增塑剂在体液中的迁移行为研究

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第2期 聚氯乙烯 No.2 2006年2月 Polyvinyl Chloride Feb..2006 【助剂】 PVC塑料中邻苯二甲酸酯类增塑剂在体液中的迁移行为研究 杨左军,王成云,张伟亚,蓝芳,谢丽琪 (深圳出入境检验检疫局,广东深圳518045) [关键词]邻苯二甲酸酯;PVC;增塑剂;迁移;汗液;唾液 [摘要]利用新型溶胶一凝胶富勒烯涂层,采用顶空固相微萃取一气相色谱法对PVC塑料制品中的邻苯二 甲酸酯类增塑剂在模拟体液(模拟人体汗液、模拟人体唾液)中的迁移行为进行了研究,对其固相微萃取条件和色 谱分析条件进行了优化,并对PVC塑料制品在模拟体液中的浸泡条件进行了研究。该方法的最低检出限分别为 0.082--0.730/ ̄g/L(模拟人体汗液)和0.079 l~1.370 0/ag/L(模拟人体唾液),回收率为82%~107%,RSD<8%。 [中图分类号]TQ325.3 [文献标识码]A [文章编号]1009—7937(2006)02—0023—06 Studies on migration of phthalate plasticizers in PVC plastics in human body fluid YANG Zuo— “7z,WANG Cheng—yun,ZHANG Wei—ya,LAN Fang,XIE Li—qi (Shenzhen Import—Export Inspection and Quarantine Bureau,Shenzhen 518045,China) Keywords:phthalates;PVC;plasticizers;migration;perspiration liquid; ̄liva Abstract:The migration of phthalates in PVC plastic articles dipped in simulate body fluid(SUch as simulate perspiration and simulate saliva)Was studied by headspace solid—phase microextraction— gas chromatography with a new type of sol—gel fullerene coating.The solid—phase microextraction conditions nad the GC conditions were optimized.and the conditions of dipping PVC plastic articlse in simulate body fluid were studied.The detection limits of this method were 0.082~0.730.g/L for simulate perspiration and 0.079 1~1.370 0 g/L for simulate saliva resepctively.The recoverise of phthalates varied from 82%to 107%while the RSD was lass than 8%. 邻苯二甲酸酯类增塑剂是PVC塑料中应用最 此,研究PVC塑料中邻苯二甲酸酯类增塑剂在汗液 多的一类增塑剂,但邻苯二甲酸二(乙基己基)酯 和唾液等体液中的迁移行为就显得非常有意义,因 (DEHP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸丁 此本实验着重研究这5种增塑剂在体液中的迁移行 基苄基酯(BBP)、邻苯二甲酸二环己酯(脚)、邻 为。 苯二甲酸二正辛酯(DNOP)均为生物内干扰素…, PVC塑料中邻苯二甲酸酯类增塑剂常采用气 能干扰人体激素的分泌,引起人体内分泌系统紊乱, 相色谱法测定b一】,但灵敏度较低。固相微萃取 在体内长期积累会导致畸形、癌变和致突变 J。在 (sPEM)作为一种新型无溶剂、无污染的样品预处 PVC塑料中,邻苯二甲酸酯类增塑剂与塑料分子问 理技术,自20世纪90年代问世以来,已经获得了飞 通过氢键和范德华力连结,彼此保留各自相对 速发展。本实验利用溶胶一凝胶富勒烯作为固定相 的化学性质,随着时间的推移,可由塑料中转移到环 涂层、采用顶空固相微萃取一气相色谱法研究了 境中。PVC塑料大量用于生产玩具,儿童在使用玩 PVC塑料中邻苯二甲酸酯类增塑剂在体液中的迁 具过程中,经常会通过汗液和唾液来接触玩具。因 移行为。 +[收稿日期]2005—06—01 [基金项目]国家出入境检验检疫局科研基金资助项目,课题编号:K032—1999 [作者简介]杨左军(1966一),男,湖北省武汉市人,理学硕士,高级工程师,从事仪器分析工作。 23 维普资讯 http://www.cqvip.com

聚氯乙烯 2006点 1实验部分 1.1仪器和试剂 GC 3800气质联用仪(美国Varian公司),配 COMPAL三合一自动进样器(具有自动SPEM功 能);Grant OLS 200恒温振荡水浴锅;溶胶一凝胶 富勒烯(oso)石英萃取头。DEFIP、DBP均由Fluka 公司提供,纯度>97%;BBP、DCHP、DNOP均由 Chemservice公司提供,纯度>95%。 甲醇为分析纯,实验用二次蒸馏水。实验标准 储备液均用甲醇配制,工作标准溶液分别用模拟人 体汗液和模拟人体唾液配制。 模拟人体汗液 J:准确称取N懒4.2 g, NaC1 0.5 g,K2CO3 0.2 g,用少量二次蒸馏水溶解, 定容至1 000 mL,即得pH值为8.8的模拟汗液。 模拟人体唾液 5 J:准确称取NaC1 4.5 g,KC1 0.3 g,Na ̄SO4 0。3 g,N C1 0.4 g,90%乳酸尿素 0.2 g,用少量二次蒸馏水溶解,定容至1 000 mL,即 得pH值为3.04的模拟唾液。 1.2实验样品的制备 不同PVC塑料制品中所用的增塑剂各有特色, 其生产工艺也各不相同,本实验选取的配方为:PVC 粉100份,2,2,4一三甲基戊二醇一l,3一二异丁酸 酯10份,双(3,5一二叔丁基一4一羟基苯甲基磷酸) 单乙酯镍盐2份,脂肪族一羧酸酯1份,柠檬酸三正 丁酯3份,邻苯二甲酸二酯类增塑剂X份。开炼温 度为150℃,开炼时间为20 min,然后注塑成型。 1.3色谱条件 DB一5弹性石英毛细管色谱柱:30 ITI×0.32 mm×0.25 vtm;进样口温度:280℃;FID检测器温 度:280℃;载气速度:1.0 mL/min;分流比:1:5;柱 温:50℃保持4 min,以30℃/min的速度升温到 200℃,再以4℃/arin的速度升温至280℃,保持 16 arin。此条件下5种被测物有效分离。 1.4实验方法 取PVC塑料样品,剪碎,置于带塞的锥形瓶中, 加入模拟人体汗液或模拟人体唾液浸泡,加塞密封, 在37℃水浴中以60 r/min(模拟人体唾液)或80 r/arin(模拟人体汗液)的速度振荡1 h。取出后,快 速移取10 mL到样品瓶中,加入内标物和NaC1,使 之饱和,加盖密封。进行顶空固相微萃取,萃取温度 为90℃,萃取时间为60 rain,萃取时振荡速度为 300 r/min,萃取过程中,振荡速度恒定不变。萃取 完毕,在280℃下热解吸3 arin,以DHP为内标物进 行色谱分析。 24 2结果与讨论 2.1萃取温度的选择 温度对萃取过程有双重影响,温度升高时,给系 统提供的能量增多,加快了传质,有利于水溶液中邻 苯二甲酸酯类增塑剂的逸出,使顶空气体中待测物 质的浓度增加,萃取纤维对其萃取量增大,吸收和吸 附过程均为放热过程。温度太高时,虽有利于高沸 点化合物的蒸发,但同时也降低了待测物在SPEM 涂层中的分配系数,结果导致部分待测物的萃取量 反而有所降低。图1为溶胶一凝胶富勒烯涂层对5 种邻苯二甲酸酯类增塑剂的萃取温度曲线。综合考 虑,选择90℃为萃取温度。 200000 150000 曰s 茸100000 50000 0 50 6O O 8O 90 100 萃取温度/'c ——・——DBP一●一BBP—--▲——DCHP——×一DEHP—— 0一DNOP 图1溶胶一凝胶富勒烯涂层对5种 邻苯二甲酸酯类增塑剂的萃取温度曲线 2.2萃取时间的选择 由于存在不同组分之间的竞争萃取,因此选择 合适的萃取时间就十分重要。SPEM过程是萃取平 衡过程,萃取的平衡时间与振荡速度、萃取温度、涂 层的厚度、被测物在溶液中和萃取头之间的分配系 数和扩散系数有关,高沸点化合物比低沸点化合物 需要更长的萃取时间。图2为溶胶一凝胶富勒烯涂 层对5种邻苯二甲酸酯类增塑剂的萃取时间曲线。 300000}-十--AmDDECH}P  ——◆匿2旧 2500000000}0}l .  一 m //  /,◆// 一 鹫 1l50∞0 。0。0  L}、 l/ / :茎 — 二l==:: 一. 圈2溶胶一凝胶富勒烯涂层对5种 邻苯二甲酸酯类增塑剂的萃取时间曲线 由于以上5种邻苯二甲酸酯类增塑剂的碳链长 度相差较大,因此沸点相差也较大。120 min时,碳 维普资讯 http://www.cqvip.com

第2期 杨左军等:PvC塑料中邻苯二甲酸酯类增塑剂在体液中的迁移行为研究 IlI 链较长的DEHP和DNOP萃取量仍未恒定,根据Ai 最大值,因此本实验选择的热解吸时间为3 arin。 提出的非平衡体系的顶空萃取理论 】,纤维上待测 物的含量在一定条件下正比于其溶液中的初始浓 200000 度,可以定量分析。综合分析时间和灵敏度两方面 l50000 因素,选择的萃取时间为60 min。 昼s 埴100000 2.3盐效应的影响 鹫 增加样品的离子强度,可增大样品在涂层上的 50000 分配系数K,使分析物更容易被萃取头上的涂层保 0 留,提高涂层的萃取量和分析灵敏度。盐效应的效 0 20 40 6O 90 120 180 果取决于分析物的极性、盐的浓度和样品基质。有 解吸时间/s 一・一DBP一●一BBP—l-一DcHP— 一DEHP十DNOP 文献报道,加入Naa、Ka和Na2SO4等均可产生盐 效应。邻苯二甲酸二酯类化合物具有一定的极性, 图3溶胶一凝胶叠勒烯涂层对5种 本实验选择加入NaCl使之成为饱和NaCI溶液,可 邻苯二甲酸酯类增塑剂的解吸时间曲线 增加溶液的离子强度,降低基体对挥发物的束缚,提 2.5浸泡条件的选择 高其活性,增大顶空气体中待测物的浓度,改变它在 2.5.1浸泡温度的选择 涂层与顶空气相之间的分配系数,使待测物更容易 模拟幼儿对玩具触摸行为,选择人体正常体温 被萃取头上的涂层保留,提高涂层的萃取量和分析 37℃为浸泡温度。 灵敏度。 2.5.2浸泡时间的选择 2.4热解吸时间的选择 儿童在使用PVC塑料玩具时,邻苯二甲酸酯类 热解吸时问与GC进样口的温度、萃取物的分 增塑剂通过汗液和唾液转移到幼儿体内有一个积累 配系数、载气的流速有关。在GC进样器中热解吸 的过程,PVC塑料制品在模拟人体汗液和模拟人体 时,解吸温度为280℃。在此高温下,萃取物的分配 唾液中的浸泡时间也直接影响分析速度和检测的灵 系数下降,涂层对待测物的保留很快消失。同时, 敏度。为了确定邻苯二甲酸酯类增塑剂在浸泡液中 GC汽化室中载气气流也使解吸加快。在同一温度 达到平衡的时间,选取以上5种邻苯二甲酸酯类增 下,待测物解吸完全与否与解吸时间直接相关。解 塑剂的PVC塑料样品各3 g,浸泡温度均为37℃, 吸不完全不仅会影响测定方法的灵敏度,而且还会 振荡速度为80 r/min,分别在模拟人体汗液和模拟 污染后续样品,但长时间高温解吸会缩短萃取头的 人体唾液中浸泡不同时间,用溶胶一凝胶富勒烯萃 使用寿命。图3为溶胶一凝胶富勒烯涂层对5种邻 取头进行萃取,按上述的SPEM条件和色谱分析条 苯二甲酸酯类增塑剂的解吸时间曲线。 件进行分析,测定不同浸泡时间增塑剂的溶出色谱 从图3中可以看到,在进样口温度为280℃时, 峰面积,结果见表1。 5种增塑剂解吸2.5 min后,各色谱峰面积可达到 表1样品浸泡时间对5种邻苯--9酸酯类增塑剂萃取量的影响 g 从表1可以看出,不同增塑剂的溶出速度不同, 种邻苯二甲酸酯类增塑剂在模拟人体汗液和模拟人 但总趋势是相同的。当浸泡时间超过60 min时,5 体唾液中的溶出量均达到平衡。因此,选定的浸泡 维普资讯 http://www.cqvip.com

嘲 聚氯乙烯 2006年 时间为60 raino 2.5.3振荡速度的选择 振荡速度是影响分析速度的一个重要因素,被 测物最终被萃取头萃取包含了3个迁移过程:从固 体样品到溶液的迁移、从溶液到顶空气相的迁移、从 顶空气相到萃取头涂层的迁移。振荡加大了从溶液 到顶空气相的迁移速度,加速了被测物从溶液到顶 空气相的扩散,使顶空分析时被测物的浓度增大,有 利于减少达到平衡的时间,缩短分析时间,提高分析 的灵敏度。 本实验着重研究儿童在使用PVC塑料玩具时 邻苯二甲酸酯类增塑剂在体液中的迁移行为,因此 选择的浸泡振荡速度应模拟儿童接触玩具的行为, 因此选择的振荡速度应较为缓慢。取以上5种邻苯 二甲酸酯类增翅剂质量分数均为3%的PVC塑料 样品3 g,选择不同振荡速度,分别在20 mL模拟人 体汗液和模拟人体唾液中浸泡60 min,浸泡温度均 为37℃,用溶胶一凝胶富勒烯萃取头进行萃取,按 上述的SPEM条件和色谱分析条件进行分析,测定 不同振荡速度下增塑剂的溶出色谱峰面积,结果见 表2。 表2振荡速度对5种邻苯二甲酸酯类增塑剂萃取量的影响 从表2中可以看出,在模拟人体汗液浸泡液和模 拟人体唾液浸泡液中,当振荡速度分别达到80 r/arin 和60 r/win时,溶出的峰面积达到恒定。因此本实验 分别选择80 r/arin和60 r/iwn为浸泡振荡速度。 2.6方法的线性范围和检出限 在上述色谱条件和SPEM条件下,配制5种邻 苯二甲酸酯类增塑剂的系列标准溶液,在模拟人体 汗液和模拟人体唾液中进行顶空萃取实验,分别得 到5种邻苯二甲酸酯类增塑剂在模拟人体汗液和模 拟人体唾液中方法的线性范围、线性方程和检出限, 结果见表3。实验结果表明,该方法线性范围宽,灵 敏度高,检出限低。 26 2.7精密度实验 在上述色谱条件和SPEM条件下,分别称取3 g含有上述5种邻苯二甲酸酯类增塑剂的11个 PVC塑料平行样品,分别在各20 mL模拟人体汗液 浸泡液和模拟人体唾液浸泡液中进行浸泡,然后进 行顶空固相微萃取,再进行色谱分析,分别得到11 个样品在模拟人体汗液和模拟人体唾液浸泡中5种 邻苯二甲酸酯类增塑剂单位质量溶出量。计算 RSD,结果见表4。实验表明,方法的精密度较好, RSD均在8%以下。 2.8回收率实验 称取不同邻苯二甲酸酯类增塑剂含量的PVC 塑料样品各1 g,分别在模拟人体汗液浸泡液和模拟 人体唾液浸泡液中按上述浸泡条件进行浸泡实验, 以DHP为内标物,进行加入回收实验,测定浸泡液 中5种邻苯二甲酸酯类增塑剂的溶出量和回收率, 结果见表5。结果表明,该方法测定结果准确可靠, 回收率均在82%~107%。 2.9 PVC塑料样品中邻苯二甲酸酯类增塑剂在模 拟人体体液中的迁移 儿童接触PVC塑料玩具的介质是汗液和唾液, 邻苯二甲酸酯类增塑剂通过汗液和唾液而进人人 体,PVC塑料制品中邻苯二甲酸酯类增塑剂的含量 与其危害性并不呈线性相关,真正对人体直接有害 的部分是能在汗液和唾液中溶出的那部分。因此, 研究PVC塑料样品中邻苯二甲酸酯类增塑剂在体 液中的溶出迁移行为就显得十分必要。按照PVC 塑料玩具工艺制成一些分别含有DBP,BBP、 DCHP、DEI-IP、DNOP 5种增塑剂各1%、2%、3%、 5%、10%、15%、20%、25%、30%的PVC塑料样品, 各取3.0 g,分别置于50 mL锥形瓶,分别加入模拟 人体汗液或模拟人体唾液20 mL,在37℃下浸泡 60 min,浸泡时振荡速度分别为80 r/arin(模拟人体 汗液)和60 r/min(模拟人体唾液),然后在上述 SPEM条件和色谱分析条件下进行测试,得到PVC 塑料中5种邻苯二甲酸酯类增塑剂在模拟人体汗液 和模拟人体唾液中的单位质量迁移量,结果见表6。 实验结果表明,碳链较短的增塑剂比碳链较长 的增塑剂更容易被溶出,更容易通过汗液和唾液而 从PVC塑料制品中迁移。DBP、BBP、DCHP在模拟 人体唾液中更容易迁移,而DEHP、DNOP则在模拟 人体汗液中更容易迁移出来。随着样品中5种邻苯 二甲酸酯类增塑剂含量的增加,其在模拟人体汗液 浸泡液和模拟人体唾液浸泡液中的单位质量迁移量 维普资讯 http://www.cqvip.com

第2期 杨左军等:PVC塑料中邻苯二甲酸酯类增塑剂在体液中的迁移行为研究 也增加,但并不呈线性关系。 表3模拟人体体液中方法的线性范围、检出限、相关系数和回归方程 样品1 样品2 样品3 样品4  .¨喁 本底 添加量 实测值 回收率/丽_ 而% 本底 添加量 实测值 回收率/ ■ 丽% 本底 添加量 实测值 回收率/ 丽■ 丽% 率底 添加量 实测值 回收率/ 丽■ __ % 表6 PVC塑料中邻苯=甲酸酯类增塑剂在体液中的单位质量迁移■ g/g 从表B可以看出,PVC中5种邻苯二甲酸酯类 出,其单位质量溶出量可达 g水平。邻苯二甲酸 增塑剂均能在模拟人体汗液和模拟人体唾液中溶 酯类增塑剂能够在人体内富集, (下转第30页) 2.7 维普资讯 http://www.cqvip.com

删 聚氯乙烯 2006牟 根据产品说明书得知,ND—F3011A是以硬脂 绝缘性能均符合GB 8815—88要求。 酸钙、硬脂酸锌为主的稳定剂,由表1可以看出,新 3结论 型钙锌复合稳定剂与ND—F3011A相比,初期着色 (1)以不饱和高级脂肪酸、双氧水、冰醋酸为原 有明显的改善,而长期热稳定性则有较大的改观。 料、浓硫酸为催化剂进行环氧化反应,生成的环氧脂 这表明,新型钙锌复合稳定剂中含有的环氧基团,与 肪酸在催化剂的作用下,直接与Ca(OH):/ZnO反应 硬脂酸钙、硬脂酸锌并用环氧化合物或p一二酮辅 可以得到环氧脂肪酸钙/锌。 助热稳定剂相似,具有辅助热稳定作用。与CZ3238 (2)新型钙锌复合稳定剂的合成方法工艺简便, 的对比可以看出,C7 ̄238热稳定性稍好,初期着色 无毒、无尘。 性则差别不大,说明新型钙锌复合稳定剂与进口钙 (3)该稳定剂中含有的环氧基团,与硬脂酸钙/ 锌稳定剂在稳定性方面几乎相当。 锌并用环氧化合物或 一二酮类似,具有辅助热稳 2.3新型钙锌复合稳定剂在电缆料中的应用 定作用。 新型钙锌复合稳定剂在电缆料中的应用测试结 (4)该稳定剂在应用测试中符合GB 8815—88, 果见表2。 应用前景较好。 表2新型钙锌稳定剂在j-70电缆料中的应用测试 [参考文献] [1]丁学杰,方岩雄.塑料助剂生产技术与应用[M].广州: 广东科技出版社,1996.238—292. [2]林美娟,章文贡.新型高效固体钙锌复合稳定剂[J].塑 料工业,1999,27(6): 43—44,55. [3]唐赢.大分子、高含锌(MHzn)热稳定剂的性能研究 [J].塑料助剂,2003,(5):25—27. [4]华幼卿,秦倩,段雪.新型聚氯乙烯热稳定剂一水滑 石的研究[J].聚氯乙烯,2001,(6):42—45. [5]王庆智.环氧不饱和脂肪酸稀土无毒稳定剂[P].中国发 明专利:ZL93120487.9,1997. [6]周曙光.环氧金属皂的合成[J].辽宁化工,1997,26(5): 273. [7]吴茂英,刘正堂,崔英德.环氧脂肪酸稀土的合成及其对 PVC热稳定作用的合成研究[J].中国塑料,2001,15 结果表明,应用该稳定荆的电缆料,物理性能、 (7):5卜53. [编辑:杜桂敏] (上接第27页)儿童长期使用含有邻苯二甲酸酯类 此类物质在PVC塑料制品中的用量十分必要。 增塑剂的PVC塑料制品,有可能会导致邻苯二甲酸 [参考文献] 酯类增塑剂通过汗液和唾液而迁移进入儿童体内并 [1]任晋,蒋可.内分泌干扰剂的研究进展[J].化学进 在体内富集,从而产生不良后果,因此,欧盟对PVC 展,2001。14(2):135—143. 塑料玩具中邻苯二甲酸酯类增塑剂的含量进行了严 [2]丁鹏,赵晓松,刘剑锋.酞酸酯类化合物(PAES)研究 格。目前,我国尚未对PVC塑料制品中使用邻 新进展[J].吉林农业大学学报,1999,21(3):88. 苯二甲酸酯类增塑剂进行,为了切实保护儿童的 [3]贺--iJ[I,刘丽,杨左军.气相色谱法测定聚氯乙烯塑料 身体健康,有必要对儿童用PVC塑料制品中使用邻 增塑剂的研究[J].现代商检科技,1999,9(6):10一l2. 苯二甲酸酯类增塑剂进行严格的。 [4]ASTM D 3421—75,Standard Remmmented Practice for Extraction and Determination of Plasticizer Mixtures from 3结论 Vinyl Chloride Plastics[S]. 通过对含有5种典型邻苯二甲酸酯类增塑剂的 [5]DIN 53160,T ̄sting of Coloured Toys for Resistance tO Sa— PVC塑料样品在模拟人体汗液浸泡液和模拟人体 lira and Pempimtion[S]. 唾液浸泡液中的迁移行为的研究,发现此类物质能 【6]Ai J.Solid—phase microextraction for quantitative analysis 够从PVC塑料制品中迁移到人体汗液和人体唾液 in non—equilibrium situations[J].Anal Chma,1997,(69): 中,并最终进入人体内,对人体造成损害。因此,严格 1230—1237. [编辑:杜桂敏】 30 

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