主题:【第十届原创】细节决定成败--一次阻燃剂HBCD实验室间比对引发的思考

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细节决定成败

-------一次阻燃剂HBCD实验室间比对引发的思考

一、  HBCD简介

六溴环十二烷(HBCD)是一种高溴含量的脂环族添加型阻燃剂,它具有用量低,阻燃效果好、对材料物理性能影响小等特点。它主要用于生产发泡聚苯乙烯 (EPS)和挤塑聚苯乙烯(XPS)。2016年3月2日,欧盟在其官方公报上发布了持久性有机污染物法规(POPs)的修订法规(EU)2016/293,将六溴环十二烷(HBCD)正式加入附录禁用物质列表,即HBCD含量超过100mg/kg的物质、混合物或物品将被禁止进入欧盟市场。


二、  阻燃剂测试方法

目前实验室开发的方法参考EPA3550C,样品用甲苯经超声波萃取后,用气相色谱-质谱(GC-MS)测定和确证,外标法定量.此方法适用于纺织材料、泡棉和塑料等。


三、  实验室间结果比对状况

近期实验室(代号A)测试一款EPS样品HBCD结果超标(21mg/kg,已double check,客户要求小于5mg/kg).EPS供应商声称原料生产过程中没有使用到HBCD阻燃剂,而且从给出的报告结果看,HBCD含量低,怀疑为实验室测试污染所致。供应商质疑结果,提出送公证行(代号B)测试。我们将EPS留样分成两份︰一份用于内部实验室再次复测确认,另一份送公证行比对测试。
样品复测结果仍然超标,公证行测试结果小于5mg/kg(同时double check) 。

、    比对差异原因查核

得知比对差异后,我们确认了两边的测试方法,具体如下︰

实验室

样品量

萃取溶剂

固液比

萃取方式

净化方式

测试仪器

定量方式

HBCD结果

A

0.3g

10ml甲苯

1:30

超声波1h,50℃

0.22um PTFE滤膜

GC-MS

外标法

21mg/kg

B

0.3g

3ml甲苯

1:10

超声波1h,50℃

0.22um PTFE滤膜

GC-MS

外标法

<5mg/kg

从以上方法可以看出,样品前处理的差异在于固液比。因EPS样品可以完全溶解于萃取溶剂甲苯中,样品萃取效率影响基本可以忽略。排除样品前处理的因素,差异只可能来自仪器。
我们按照不同的固液比处理测试留底样发现︰固液比1︰30的样品溶液结果仍然超标,固液比1︰10的样品溶液结果居然也小于5mg/kg.
可以确定一点︰两瓶不同固液比处理的溶液中一定含HBCD。固液比小的样品溶液中HBCD理论浓度更高,为何测试时“不翼而飞”?

、  真相浮出水面

取样品溶液再次进样分析发现:固液比小的样品溶液在自动进样针抽吸样液时带入了大量气泡,这意味着实际进入柱子的样品量低于仪器参数设置的量(1ul),从而造成结果偏低或者未检出。
EPS样品可溶于甲苯,固液比越小,样品溶液粘度相对越大。
我们注意到仪器上有一项参数-------------粘度延迟时间(Viscosity delay)
对于粘性样品,利用此延迟时间,可在抽吸期间为样品保留出额外的时间,让样品能够进入进样针内生成的真空空间中。


  一般仪器上默认的粘性延迟时间为0秒,这对于大部分非粘性样品溶液足够。但对于粘性样品,如果采用0秒延迟,进样针在抽取样液时会带入空气,造成实际进样量减少。不同的延迟时间下,EPS样品溶液(固液比1︰10)吸取状况:

吸取样品溶液状况

不同的粘度延迟时间下测试同一份EPS样品溶液(固液比1:10),结果差异较大:

粘度延迟时间

固液比

HBCD结果(mg/kg)

备注

0秒

1:10

<5

 

固液比小,溶液粘稠,需要更长的粘度延迟时间确保进样过程中进样针够吸入准确的体积。

3秒

1:10

15

7秒

1:10

19

0秒

1:30

21

  总结


1.  细节决定成败,通用的仪器参数并不一定适合特殊样品的测试,
2.  开发方法时,尽可能验证到不同的样品材质,确保测试参数适宜;
3.  测试优先采用内标法定量,避免外标法因进样误差结果不准确。


  后记


1.  公证行撤销并更正了测试报告,
2.  供应商自查原因,确定是制程中管道交叉污染(有其它客户产品需加HBCD阻燃剂)


该帖子作者被版主 有雨的夜10积分, 2经验,加分理由:原创
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symmacros
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有雨的夜
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JOE HUI
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很不错的细节问题,想请教测试HBCD,称0.3克加10ml的CH3OH和30ml的CH3OH溶剂,试剂体积不同,标准方法有规定,是否这种差异变化也是后续发现的?
BGYQ
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原文由 JOE HUI(xurunjiao5339) 发表:
很不错的细节问题,想请教测试HBCD,称0.3克加10ml的CH3OH和30ml的CH3OH溶剂,试剂体积不同,标准方法有规定,是否这种差异变化也是后续发现的?


目前,针对玩具材料国际上暂没有标准方法。很多商业实验室都是使用Inhouse method.
此前处理固液比差异的确是比对结果出来后才发现的。因实验室日常测试到各种材质的样品,像EPS,EVA等样品易溶解在萃取溶剂中;为改善样品溶液的粘度,对这类特殊的样品固液比做了调整(1:30)。
heiyecaihong
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我们也会注意,在过滤的时候看溶液是不是粘稠的,如果是,在进样的时候会留意进样针吸得好不好
baizhengwei
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BGYQ
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原文由 heiyecaihong(heiyecaihong) 发表:
我们也会注意,在过滤的时候看溶液是不是粘稠的,如果是,在进样的时候会留意进样针吸得好不好


对商业实验室和大部分工厂实验室来说,每天应付大量的样品,可能不会注意到这些问题。尤其是晚上人离开仪器的时候,很难保证全程监控。
至于仪器的稳定性,最多关注下qc的数据而已。
forth
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分析的真细致!!六溴环十二烷出峰不止一个,楼主是怎么积分定量的?
BGYQ
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原文由 forth(forth) 发表:
分析的真细致!!六溴环十二烷出峰不止一个,楼主是怎么积分定量的?


气质上,如果HBCD浓度大会出现三个峰,我们选择响应最高的峰来积分定量。
像DB-5HT的柱子,我们发现走5000个左右的样品后,HBCD的响应就非常糟糕了(日常测试最低点0.5ppm)。
如果单独测试HBCD,ECD检测器有很大优势,灵敏度非常好。另外,LC-MS测试,HBCD的三类同分异构体可以分开。
战之魅影
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其实,对于粘度大的样品溶液,在上机前可排查一下。例如通过手动快速振荡,观察气泡消失的速度,另大多黏稠溶液,过滤时也能感觉得出来(难以过滤)。
当溶液粘度大,可通过加入一定沉淀剂(例如甲醇、正己烷等)进行稀释,振荡后过滤上机即可。
很多时候,一些粘度大的溶液,发现不了直接上机后,容易导致堵针、停机。
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