邻苯二甲酸酯类有机物在塑料管材中的迁移规律

2020-08-14丁海琴吴逸雨储呈慧罗山立王毅为

化工管理 2020年22期

丁海琴吴逸雨储呈慧罗山立王毅为

(1.南通市产品质量监督检验所，江苏南通 226011；2.南通市食品药品监督检验中心，江苏南通 226001)

0 引言

塑料管材具有质量轻、保温隔热效果好、耐腐蚀能力强等优点，从20世纪中期开始，塑料管材逐渐代替传统管材，被广泛应用于市政和建筑给排水、燃气、供热采暖、农用节水灌溉等领域。给水塑料管材的种类繁多，目前市场占有率较高的材质主要有[1]：交联聚乙烯(PEX)管材、聚乙烯管(UPVC)管材、聚丁烯(PB)管材、高密度聚乙烯(HDPE)管材、改性聚丙烯(MPP)管材、氯化聚氯乙烯(CPVC)管材、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)管材、聚丁烯(PB)管材等。由于不同的给水环境，人们对给水塑料管材的性能日趋提高求，为了增加其可塑性能，人们往往会在给水塑料管材生产加工过程中加入增塑剂[2]，以达到提高其柔软性，折叠和弯曲性能。增塑剂种类繁多，邻苯二甲酸酯类(PAES)是其中使用量最大的一类。PAES一般不与生产原料发生化学反应，加入不会改变原有物质的基本化学性质，它不是以化学键与聚合物相结合，通过增塑剂对树脂的耦合作用和屏蔽作用来实现增塑目的，它可以降低分子链间的作用力，从而降低塑料的微晶的熔点和玻璃化温度流动温度的可塑性，但是这样增塑与聚合物结合的不稳定，可能会受到外界影响从而释放出来。增塑剂对人体具有生物毒性，大量研究表明，增塑剂进入人体能对内分泌系统形成干扰，并具有生殖毒性等[5]，因此有必要对含增塑剂的给水塑料管材进行严格的检测和监管，然而目前的研究系统性尚不足，主要关注了目前使用最为广泛的中低档塑料给水管—PVC管[4]。

本文模拟不同的环境因素，研究了目前市面使用率有赶超PVC趋势的三类管材：交联聚乙烯(PEX)、改性聚丙烯(MPP)、高密度聚乙烯(HDPE)中邻苯二甲酸酯类增塑剂的析出规律，以期完善塑料给水管材中有机物的迁移规律。

1 实验部分

1.1 试剂及仪器

混合标准溶液：18种邻苯二甲酸酯标准储备液(1000μg/mL)：分别称取18种邻苯二甲酸酯标准品25mg，用正己烷溶解并准确定容至25mL，于4℃冰箱中避光保存。

气相色谱-质谱联用仪：带电子轰击源(EI)

1.2 样品的处理

从市场购入交联聚乙烯(PEX)、改性聚丙烯(PP-R)、高密度聚乙烯(HDPE)这三类南通地区常用的塑料管材，模拟不同环境要求，获得浸泡液。量取10g±0.01g浸泡液25mL离心管中，加人4mL正己烷，振荡提取10min，4000r/min转速下离心5min，取出上层正己烷层，再重复提取两次，合并正己烷相于梨形蒸馏瓶中，在45℃水浴中减压旋转蒸发至近干后挥干，加入1mL正已烷溶解，涡旋振荡3min，4000r/min离心5min，收集上清液供仪器检测。样液可根据具体情况进行稀释，使其测定值在标准曲线的线性范围内。

2 结果与讨论

2.1 PEX、PP-R、HDPE管材中邻苯二甲酸酯类有机物迁移量的研究

将购买的三类管材根据《生活饮用水输配水设备及防护材料卫生安全评价规范》(2001)附录A，配制pH为8，硬度100mg/L，有效氯2.0mg/L浸泡水，进行模拟。

模拟结果表明：在选择的模拟条件下，18种增塑剂均有不同程度的析出。比较三类管材中增塑剂的析出量可见，在同样的水质条件下，PEX管材中增塑剂的析出量普遍高于PP-R管材和HDPE管材，这可能是因为PEX在交联过程中为了增加其可塑性增加了邻苯二甲酸酯类有机物用量有关。由于邻苯二甲酸酯类有机物与塑料本来的烯烃类分子间相互作用力较弱，当其接触水、油脂等物质时，会从塑料中析出从而造成污染[3]。

表1 PEX、PP-R、HDPE管材中邻苯二甲酸酯类有机物的析出量

2.2 不同浸泡温度下邻苯二甲酸酯类有机物的迁移规律

按照2.3节的浸泡条件，将给水管密封后，将其置于恒温水浴锅中，分别调节水浴温度10～90℃，梯度为10℃，浸泡时间均为24h。然后按上述步骤进行测试。结果表明，随着浸泡温度的升高，18种邻苯二甲酸酯类有机物的析出量均呈现不同程度的增大趋势，特别是当温度高于40℃时，析出量快速增加。这表明常温下，邻苯二甲酸酯类有机物与塑料结合较稳定，随着温度升高分子热运动加速，会加快邻苯二甲酸酯类有机物的析出。塑料给水管正常供水过程时温度一般低于40℃，析出量较低，基本不会对人体造成伤害。但在特殊场合，如工业热水供应时，邻苯二甲酸酯类有机物就会大量析出，需引起关注。

2.3 pH值对邻苯二甲酸酯类有机物迁移规律的研究

用一定浓度的HCl和NaOH调节浸泡液的pH为4.0、4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0，在20℃下浸泡24h。然后按上述的步骤进行测试，结果表明：当pH低于7时，pH值越低，18种邻苯二甲酸酯类有机物的析出量越高，说明在酸性条件下，会导致邻苯二甲酸酯类析出量增加，造成对人体的危害。