楊惠峰
(上海華測品標檢測技術有限公司,上海 201206)
關鍵字:油墨;IEC 62321-7-2:2017;微波消解;超聲消解
噴碼機是一種工業(yè)打印標識設備,用于產(chǎn)品噴印生產(chǎn)日期、批號、流水號等。隨著當今科技的發(fā)展,工業(yè)品的不斷更新?lián)Q代,越來越多的企業(yè)利用噴碼技術對產(chǎn)品的質(zhì)量進行控制和跟蹤,同時企業(yè)也越來越關注噴碼機油墨的環(huán)保、健康和安全[1-2]。
六價鉻作為RoHS 的限制物質(zhì)一直受到各行業(yè)的關注。作為RoHS 2.0 的協(xié)調(diào)標準IEC 62321-7-2:2017 于2017 年3 月28 日實施,該方法采用有機溶劑溶解或膨脹樣品基體,然后用堿消化法提取樣品中的六價鉻,標準中描述了微波消解和超聲消解兩種前處理方法,但對于油墨類樣品的檢測過程并沒有明確規(guī)定。本文通過兩種前處理方法的比較,來測定不同溶劑的噴碼機油墨中六價鉻的含量。
電子天平:瑞士梅特勒,精確到0.1mg;
pH 計:上海雷磁,精確度±0.2pH;
微波消解儀:意大利邁爾斯通;
超聲波水?。荷虾B【巯礈煸O備有限公司;
紫外可見分光光度計:上海欣茂儀器有限公司;
N-甲基吡咯烷酮(NMP):每100mL NMP 中加入10g 分子篩純化;
分子篩(4A):CAS:70955-01-0;
無水氯化鎂:分析純;
磷酸氫二鉀:分析純;
磷酸二氫鉀:分析純;
磷酸緩沖溶液:87.09g 磷酸氫二鉀和68.04g磷酸二氫鉀,用水溶解并定容1L;
碳酸鈉:分析純;
氫氧化鈉:分析純;
堿消化液:稱取20g 氫氧化鈉和30g 碳酸鈉,用水溶解并定容1L;
硝酸:35%(質(zhì)量分數(shù)),分析純;
硫酸:10%(體積分數(shù)),分析純;
1,5-二苯卡巴肼:分析純;
顯色劑:用50mL 丙酮溶解250mg 1,5-二苯卡巴肼;
丙酮:分析純;
甲苯:分析純;
水:ISO 3696 規(guī)定的3 級水;
六價鉻標準溶液:1000 μg/mL,國家有色金屬及電子材料分析測試中心;
1.3.1 超聲消解程序
稱量0.1g 油墨于柱形瓶中,加入10mLNMP,蓋緊瓶蓋,在超聲波中60°C 溶解1 h。為測試基體的回收率,另外稱量0.1g 油墨于柱形瓶中,加10mL NMP,蓋緊瓶蓋,在超聲波中60°C 溶解1 h,加入0.1mL 1000 μg/mL 六價鉻標準溶液添加到樣品中。用手搖晃柱形瓶后,加入200mg 氯化鎂、0.5mL 磷酸緩沖溶液、20mL 堿消化液,搖勻,在60°C 超聲1 h。
校準曲線溶液按上述步驟完成消解后,加入六價鉻標準溶液,使六價鉻濃度從0.0mg/L 到1.0 mg/L(見表1)。
將上述溶液轉移到燒杯中,逐滴加入硝酸,調(diào)整溶液的pH 值為7.5±0.5,加入2.5 mL 顯色劑,緩慢加入硫酸,調(diào)節(jié)溶液的pH 為2.0±0.5。轉移溶液至100mL 容量瓶,用水定容至刻度,搖勻,將溶液用0.45μm 注射過濾柱過濾。
1.3.2 微波消解程序
稱量0.15g 油墨于微波罐中,加入10mL 的消化液、5mL 甲苯。為測試基體的回收率,另外稱量0.15g 油墨至微波罐中,加入0.1mL 1000 μg/mL 六價鉻標準溶液添加到樣品中,加入10mL 的消化液、5mL 甲苯。加入400mg 氯化鎂、0.5mL磷酸緩沖液,搖勻。使用微波消解儀,在155°C消解1.5 h,冷卻至室溫。分液,水相使用0.45μm 濾膜過濾。
校準曲線溶液按上述步驟完成消解后,加入六價鉻標準溶液,使六價鉻濃度從0.0mg/L 到1.0 mg/L(見表1)。
表1 校準曲線中六價鉻的濃度
將上述溶液轉移到燒杯中,逐滴加入硝酸,調(diào)整溶液的pH 值為7.5±0.5,若溶液混濁,使用0.45μm 濾膜過濾,若溶液有顏色,使用C18 注射過濾柱過濾溶液,澄清后加入2.5 mL 顯色劑,緩慢加入硫酸,調(diào)節(jié)溶液的pH 為2.0±0.5,轉移溶液至50mL 容量瓶,用水定容至刻度,搖勻。
將消解程序中顯色的溶液放置5min~10min以充分顯色。轉移適量顯色溶液至1cm 比色皿,用紫外可見分光光度計測量其在540 nm 處的吸光度。
繪制吸光度值(縱坐標)對六價鉻濃度的(橫坐標)的校準曲線,并確定線性方程。通過校正過的吸光度,查閱校準曲線確定油墨中六價鉻的濃度。
用兩種前處理方法分別對酮基油墨進行7 次平行實驗,同時加入0.1mL 1000 μg/mL 的六價鉻標準溶液進行基體加標回收實驗,計算7 次測試結果的相對標準偏差(見表2)和加標回收率(見表3)。
表2 兩種前處理方法精密度比較
由表2 看出,超聲消解的相對標準偏差小,精密度好,最大值與最小值的相對百分偏差是18%,小于20%[3],滿足標準要求;微波消解的相對標準偏差大,其中最大值與最小值的相對百分偏差達到185%,大于20%,不能滿足標準要求。
表3 兩種前處理方法基體加標回收比較
由表3 看出,超聲消解的基體加標回收在90%~99%,在50%~125%[3]區(qū)間之內(nèi),滿足標準要求;而微波消解程序中,由于樣品的測試結果偏低,其基體加標回收會超出125%,不能滿足標準要求。
稱取不含六價鉻的酮基油墨,加入0.1mL 1000 μg/mL 的六價鉻標準溶液進行加標回收實驗,用兩種前處理方法分別進行7 次平行實驗,計算加標回收率,結果見表4。
表4 兩種前處理方法空白加標回收比較
由表4 看出,超聲消解的加標回收在85%~101%,在50%~125%區(qū)間之內(nèi),滿足標準要求;微波消解的基體加標回收在15%~95%,不滿足標準要求。
稱取不含六價鉻的醇基油墨,加入0.1mL 1000 μg/mL 的六價鉻標準溶液進行加標回收實驗,用兩種前處理方法分別進行7 次平行實驗,計算加標回收率,結果見表5。
表5 醇基油墨的兩種前處理方法測試比較
由表5 看出,超聲消解的加標回收在89%~97%,在50%~125%區(qū)間之內(nèi),滿足標準要求;微波消解的加標回收在20%~87%,不滿足標準要求。
稱取不含六價鉻的水基油墨,加入0.1mL 1000 μg/mL 的六價鉻標準溶液進行加標回收實驗,用兩種前處理方法分別進行7 次平行實驗,計算加標回收率,結果見表6。
表6 水基油墨的兩種前處理方法測試比較
由表6 看出,超聲消解程序的加標回收在83%~98%,在50%~125%區(qū)間之內(nèi),滿足標準要求;微波消解程序的基體加標回收在81%~90%,滿足標準要求。
在微波消解程序中,甲苯和堿消化液分層,油墨中的成分不會均勻的分散在其中一相,而是隨機分散在兩相里面,導致測試結果的重復性很差;而超聲消解程序中,油墨先溶于N-甲基吡咯烷酮,N-甲基吡咯烷酮再與堿消化液混溶,所以測試結果的穩(wěn)定性很好。因此,使用IEC 62321-7-2:2017 測試噴碼機油墨中六價鉻的含量時,超聲消解程序滿足標準要求,是更適合的前處理方式。