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受限物质(RSL)测试

红磷检测

红磷的管控及分析方法介绍

红磷的危害及管控

红磷可经吸入、食入和皮肤接触等途径进入人体。经常摄入红磷粉尘,可引起慢性磷中毒,长期皮肤接触可引起皮炎。红磷对水生生物有一定的毒性,还会引起水体富营养化等问题。此外,红磷在存放和生产应用中易吸潮而生成剧毒的磷化氢气体和具有腐蚀性的磷酸。
红磷近几年被Apple,Lenovo,Panasonic等大品牌厂商作为限用甚至禁用的物质。红磷在产品中的使用限制主要来源于国际买家的要求,欧美日韩等不少电子电气企业将红磷列入产品的环境管理标准中,有的设置了使用限制,有的甚至禁止使用。此外,不少国家队工作场所环境中的红磷也制定了管控标准。

红磷的检测分析

由于红磷的危害性使得买家对红磷提出了管控的要求,所以必须对产品中的红磷进行准确定量。但是红磷的准确测定却因其难度太大在过去让买家,卖家和检测机构都无计可施。一些检测机构或组织逐步推出了一些红磷的检测方法,这些方法各有千秋也有不少的缺陷,主要包括以下几种:

(1)元素分析方法

这种方法是采用ICP仪器(电感耦合等离子发射光谱仪)测试产品中的总磷。这种方法能够准确测定产品中磷的含量,但是选择性太差,管控过严。因为在阻燃剂体系中,磷系的阻燃剂除红磷外,还包括磷酸盐,氮-磷,有机磷酸酯等含磷的阻燃剂,这些阻燃剂不但阻燃效果好而且环保。

(2)裂解-气相色谱-质谱(PY-GC-MS)法

这种方法主要是利用红磷在400~450℃解聚为P4单体,同时利用色谱的高分离能力和质谱的高灵敏度鉴别能力实现对P4单体的定性,通过配置红磷的工作曲线从而实现定量分析。这种方法目前是行业内被公认的红磷的检测方法。但是从检测过程来看,这种方法存在很多不可控的因素:第一,这种方法检测的是P4,但是白磷的结构也是P4,并且次磷酸盐类化合物在高温下会发生化学反应生成P4,所以容易造成干扰和误判;第二,红磷是颗粒状物质,而PY-GC-MS法取样量非常少,取样的代表性不够使得定量不准确;第三,红磷裂解生成物容易被氧化为磷的含氧酸从而导致红磷的量偏低。

(3)其他方法

除以上方法外,一些检测机构还推出重量法,GC-FID的方法检测电子材料中的红磷的含量。这些方法也存在以上两种方法提到的一些缺陷。

从以上分析可以看出,要实现红磷的准确定性和定量具有很大的挑战性。PTS Testing Servie精锐检测技术服务有限公司在以上方法的基础上,结合丰富的材料分析方法,针对不同的材料制定出不同的检测方案,实现了红磷的准确定性和定量。

红磷阻燃剂在塑胶材料中的应用及问题

在塑料中添加阻燃剂可以解决多数塑胶材料可燃的问题。目前市面上运用最广的阻燃剂有无机阻燃剂,卤系阻燃剂,磷系阻燃剂,氮-磷系阻燃剂等,而无卤、低烟、低毒的环保型阻燃剂一直是人们追求的目标。无卤阻燃剂主要包括磷系阻燃剂及无机水合物,红磷阻燃剂由于其阻燃效果好,阻燃效率高而被广泛运用到塑胶、热熔胶、橡胶、涂料等产品。
红磷是一种紫红或略带棕色的无定形粉末,是一种P4分子组成的无机高分子化合物,不溶于水、稀酸和很多有机溶剂,但略溶于无水乙醇,溶于三溴化磷和氢氧化钠水溶液。红磷是安全火柴的主要原料,说明它具有极易燃的特性。那为什么这种可燃的物质可以作为阻燃剂被广泛运用呢?这主要与红磷的阻燃机理有关:一方面红磷与塑胶材料一起燃烧的过程中经过一系列的变化形成聚偏磷酸,它形成一种又粘又薄的膜包裹在聚合物的表面,因此降低了氧气与聚合物的接触抑制了氧化的过程;另一方面,红磷形成的磷酸,偏磷酸,聚偏磷酸等作为脱水剂促使聚合物脱水成炭,增加阻燃的作用。

如果直接使用红磷阻燃剂会存在很多的问题:

(1)红磷在空气中很容易吸收水分,生成H3PO4、H3PO3、H3PO2等物质,使红磷变粘,失去流动性,而产生的磷酸更易吸水,日久红磷将变为稀泥状物质。红磷存在高分子材料制品中一定时间后,制品表面的红磷吸潮氧化,使产品表面被腐蚀而失去光泽和原有的性能,并慢慢向内层深化;

(2)红磷与树脂相容性差,不仅难以分散,而且会出现离析沉降,使树脂的粘度上升,这给树脂的浇注、浸渍、操作等带来困难,也会导致合成材料的性能下降;

(3)红磷长期与空气接触,在生成磷的含氧酸的同时,会放出剧毒的PH3气体,污染环境;

(4)红磷的吸湿性和表面不稳定性对塑料制品的物理性能有不良的影响,尤其对弱电元件的漏电性和高压元件的绝缘性影响更甚;

(5)红磷易为冲击所引燃,干燥的红磷粉尘具有燃烧及爆炸危险;

(6)红磷的深紫红色易使产品着色,红磷通常只能与深红色或黑色的材料配伍。

人们通过对红磷进行适当的处理避免其发生上述问题。这些处理方式主要包括微胶囊化处理,白度化处理。微胶囊化是一种特别的包覆技术,即对红磷进行包覆,它通常是通过高分子薄膜将红磷颗粒进行封闭包覆,微胶囊化的红磷不仅提高了与塑胶聚合物的相容性,着火点也提高,同时由于高分子膜的包覆作用使其与空气隔绝不易被氧化。另外制作红磷微胶囊的过程中,可以在其表面沉积一层白色的氢氧化铝,即白度化处理,可以改善颜色的限制使其应用更加广泛。
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