13.05.2020 by Milena Riedl

Как да откриваме вредни вещества в спортни стоки и играчки

Спортните стоки и играчките за деца или домашни любимци често са изработени от гъвкави пластмаси. Някои примери за това са сензорни играчки за дъвчене, фигурки, както и различни видове топки. Често използваният полимер за тези приложения е PVC (поливинилхлорид), тъй като може да бъде направен по-мек и по-гъвкав чрез добавяне на пластификатори. Поради това те могат да се изпаряват или да се изплакват от слюнката или потта. Научете се как да определяте откриването и идентифицирането на пластификаторите!

От д-р Каролин Фишер, специалист по приложенията, и д-р Натали Рудолф, мениджър "Бизнес поле Полимери

Спортните стоки и играчките за деца или домашни любимци често са изработени от гъвкави пластмаси. Някои примери за това са сензорни играчки за дъвчене, фигурки, както и различни видове топки. Често използваният полимер за тези приложения е PVC (поливинилхлорид), тъй като може да се направи по-мек и по-гъвкав чрез добавяне на пластификатори. Тези съединения не са ковалентно свързани с полимерната верига. Поради това те могат да се изпаряват или да се отмиват от слюнката или потта. Това изпускане или дифузия на пластификатори може да бъде вредно.

Един такъв пример е семейството на фталатите, за което е известно, че причинява редица рискове за здравето. Те действат като хормони и е доказано, че причиняват увреждане на черния дроб, безплодие, диабет, рак и др. Поради това Европейският съюз забрани редица фталати в продукти, които са в контакт с храни, в играчки, в бебешки изделия и медицински консумативи в своя регламент REACH, който е в сила от 2007 г.

Вредните компоненти могат да бъдат открити чрез термичен анализ

Термичният анализ може да се използва за откриване на пластификатори в полимери. С помощта на TGA-FT-IR анализа е възможно не само да се определи видът на използвания пластификатор, но и да се анализират продуктите по отношение на съдържанието на пластификатор в тях.

В следващия случай на употреба повърхностният слой на различни топки за играчки е нарязан на парчета small и измерен с PERSEUS® TG 209 F1 Libra®. В следващата таблица е представен преглед на условията на измерване:

Определяне на съдържанието на пластификатори с TG 209 F1 Libra®

Фигура 1 показва, че проверената топка показва няколко етапа на загуба на маса по време на пиролизата. Тези стъпки на загуба на маса са резултат от изпаряването на пластификатора или други органични добавки и накрая от пиролизата на полимера в температурния диапазон между 200°C и 500°C.

Кривата на Грам Шмидт (в червено) показва общата интензивност на инфрачервените лъчи и се държи като огледален образ на кривата на DTG. Тя показва и максималните интензитети по време на етапите на загуба на маса. Това доказва взаимодействието на еволюиралите съединения с инфрачервения лъч.

Фигура 1: Изменение на масата в зависимост от температурата (TGA, зелено), скорост на изменение на масата (DTG, черно) и крива на Грам Шмид (червено) на топче № 1. 1

По-подробни резултати за състава с FT-IR спектър

За подробен анализ на съдържащия се пластификатор беше извлечен 2D FT-IR спектър и сравнен с библиотеките в газова фаза, за да се идентифицират отделените съединения. Беше установено голямо сходство на спектъра при 266 °C с библиотечните спектри на di-n-октилфталат (DOP, син) и бис(2-етилхексил)фталат (DEHP, зелен). Може да се предположи, че се е освободило едно съединение или смес от различни фталати. Това сравнение обаче ясно показва, че топката съдържа вредни фталати. Необходим е допълнителен анализ, за да се идентифицират пластификаторите.

Фигура 2: Измерен спектър при 266°C (червено) в сравнение с библиотечните спектри на di-n-октилфталат (DOP, синьо) и бис(2-етилхексил)фталат (DEHP, зелено)

Втора топка беше изследвана при същите условия на измерване. Наблюдава се ясна разлика в поведението при пиролиза. Сравнението на екстрахираните FT-IR спектри за двете топки, екстрахирани при 266 °C, показва напълно различни вибрационни модели (вж. фигура 3).

Фигура 3: Изменение на масата в зависимост от температурата (TGA) и скоростта на изменение на масата (DTG) на топче № 1. 1 (зелено) и топче № 2 (синьо)

Сравнението на спектрите при 266°C на топче № 2 (синьо) с библиотеката в газова фаза дава ясно съответствие със спектъра на трибутилцитрат (зелено). За топка № 2 токсичните фталатни пластификатори са заменени с нетоксичен лимонов естер, който също действа като пластификатор.

Направете спортните стоки и играчките по-безопасни!

Процесите на изпускане и разлагане на полимери могат да бъдат изследвани чрез термичен анализ. Термогравиметрията показва отделяне на газове още под 300°C. Единствено анализът на отделените газове, като FT-IR, може да идентифицира отделените газове.

Горният пример обяснява как да се идентифицират различните използвани пластификатори и следователно да се прави разлика между токсични и нетоксични добавки. Сайтът PERSEUS® TG 209 F1 Libra® е напълно подходящ, за да помогне да се направят спортните стоки и играчките по-безопасни за нас и нашите деца.