Jak wykrywać szkodliwe substancje w artykułach sportowych i zabawkach?

Artykuły sportowe i zabawki dla dzieci lub zwierząt domowych są często wykonane z elastycznych tworzyw sztucznych. Niektóre przykłady to sensoryczne zabawki do żucia, figurki akcji, a także różnego rodzaju piłki. Powszechnie stosowanym polimerem jest PVC (polichlorek winylu), ponieważ można go zmiękczyć i uelastycznić poprzez dodanie plastyfikatorów. Związki te nie są kowalencyjnie związane z łańcuchem polimeru. W związku z tym mogą parować lub być wypłukiwane przez ślinę lub pot. Takie odgazowywanie lub dyfuzja plastyfikatorów może być szkodliwa.

Jednym z takich przykładów jest rodzina ftalanów, o których wiadomo, że powodują szereg zagrożeń dla zdrowia. Działają one jak hormony i wykazano, że powodują uszkodzenia wątroby, bezpłodność, cukrzycę, raka i wiele innych. W związku z tym Unia Europejska zakazała stosowania szeregu ftalanów w produktach mających kontakt z żywnością, zabawkach, artykułach dla niemowląt i materiałach medycznych w rozporządzeniu REACH, które obowiązuje od 2007 roku.

Szkodliwe składniki można wykryć za pomocą analizy termicznej

Analiza termiczna może być wykorzystywana do wykrywania plastyfikatorów w polimerach. Za pomocą analizy TGA-FT-IR można nie tylko zidentyfikować rodzaj zastosowanego plastyfikatora, ale także przeanalizować produkty pod kątem zawartości plastyfikatora.

W poniższym przypadku warstwa powierzchniowa różnych piłek-zabawek została pocięta na small kawałki i zmierzona za pomocą PERSEUS^® TG 209 F1 Libra^®. Poniższa tabela zawiera przegląd warunków pomiaru:

Wykrywanie zawartości plastyfikatora za pomocą TG 209 F1 Libra^®

Rysunek 1 pokazuje, że kontrolowana kulka wykazuje kilka etapów utraty masy podczas pirolizy. Te etapy utraty masy wynikają z odparowania plastyfikatora lub innych dodatków organicznych i wreszcie pirolizy polimeru w zakresie temperatur od 200°C do 500°C.

Krzywa Grama Schmidta (w kolorze czerwonym) wyświetla ogólną intensywność IR i zachowuje się jak lustrzane odbicie krzywej DTG. Pokazuje również maksymalne natężenia podczas etapów utraty masy. Dowodzi to interakcji wyewoluowanych związków z wiązką IR.

Bardziej szczegółowe wyniki składu z widmem FT-IR

W celu szczegółowej analizy zawartego plastyfikatora wyodrębniono widmo 2D FT-IR i porównano je z widmami z fazy gazowej libra, aby zidentyfikować powstałe związki. Stwierdzono wysokie podobieństwo widma w temperaturze 266°C do widm library ftalanu di-n-oktylu (DOP, niebieski) i ftalanu bis(2-etyloheksylu) (DEHP, zielony). Można założyć, że uwolniony został pojedynczy związek lub mieszanina różnych ftalanów. Jednak to porównanie wyraźnie wskazuje, że piłka zawiera szkodliwe ftalany. Konieczna jest dalsza analiza w celu zidentyfikowania plastyfikatorów.

Druga kulka została zbadana w tych samych warunkach pomiarowych. Wyraźną różnicę można zaobserwować w zachowaniu pirolizy. Porównanie wyekstrahowanych widm FT-IR dla dwóch próbek kulek, obu wyekstrahowanych w temperaturze 266°C, pokazuje zupełnie inne wzorce drgań (patrz rysunek 3).

Porównanie widm w temperaturze 266°C kulki nr 2 (niebieski) z fazą gazową library daje wyraźną zgodność z widmem cytrynianu tributylu (zielony). W przypadku kulki nr 2 toksyczne plastyfikatory ftalanowe zastąpiono nietoksycznym estrem cytrynowym, który również działa jako plastyfikator.

Zwiększ bezpieczeństwo sprzętu sportowego i zabawek!

Procesy odgazowywania i rozkładu polimerów można badać za pomocą analizy termicznej. Termograwimetria wskazuje na uwalnianie gazów już poniżej 300°C. Tylko analiza gazów wydzielonych, taka jak FT-IR, może zidentyfikować uwalniane gazy.

Powyższy przykład wyjaśnia, jak zidentyfikować różne stosowane plastyfikatory, a tym samym rozróżnić toksyczne i nietoksyczne dodatki. Strona PERSEUS^® TG 209 F1 Libra^® doskonale nadaje się do pomocy w uczynieniu artykułów sportowych i zabawek bezpieczniejszymi dla nas i naszych dzieci.