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RAHS检测中常见有害物质的限值标准与检测项目解析

三方检测机构-冯工 2017-07-30

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RAHS(有害物质限制)检测是电子电器、消费品合规的核心环节,聚焦产品中有害化学物质的管控。搞懂常见有害物质的限值标准与检测项目,既能帮企业避开合规“雷区”,也能直接保护消费者健康毕竟这些物质可能藏在玩具涂层、塑料外壳里,一不小心就会接触到。本文就RAHS框架下的铅、镉、汞等重点物质,掰开了说它们的限值要求和检测方法,给行业里的朋友点实操参考。

铅(Pb)的限值标准与检测项目

RAHS对铅的基础要求是“均质材料含量≤0.1%(1000ppm)”,但像阴极射线管这种玻璃材质能放宽到2%毕竟玻璃里的铅是结构的一部分,不容易跑出来。检测前得把样品磨碎混匀,用酸泡(比如硝酸+盐酸)或者微波消解,把铅变成离子态,再用ICP-OES、ICP-MS测含量。电子元件的焊锡、塑料用的铅系稳定剂是铅的“重灾区”,尤其是玩具涂层,得额外测“可溶性铅”就是能被人体胃液溶解的部分,限值更严(≤90ppm),得用醋酸溶液泡24小时,再用原子吸收仪测。

别光看总铅合格,可溶性铅超标也不行。比如有的玩具总铅符合1000ppm,但涂层里的铅一泡就溶出90多ppm,照样过不了美国CPSIA的要求,搞不好还得召回。所以检测的时候得区分“总铅”和“可溶性铅”,尤其是儿童产品。

镉(Cd)的限值标准与检测项目

镉的毒性比铅还猛哪怕低浓度接触,也可能伤肾、毁骨头,所以RAHS管得更严:均质材料里不能超过0.01%(100ppm),几乎所有产品都得守这规矩,除了少数要审批的特殊用途(比如镉镍电池)。检测得用微波消解,拿硝酸加过氧化氢泡样品要是用普通加热消解,镉容易挥发跑掉,结果就不准了;测的时候用ICP-MS,灵敏度高,能查到0.1ppm的痕量镉。

镉一般藏在金属镀层的钝化液里(比如镀铬层的六价铬钝化液会带镉杂质),或者塑料用的镉盐稳定剂,还有涂料里的镉红、镉黄颜料。比如皮革制品,得测表面的镉残留REACH规定皮革里的六价铬得≤3ppm,要是超了,在欧盟市场根本卖不了。还有,镉的化合物形态也得注意:比如硫化镉颜料,高温下会分解出游离镉,得用XRD或者红外光谱确认,别测了总镉合格,其实分解后有毒。

汞(Hg)的限值标准与检测项目

汞的限值也是0.1%(1000ppm),但荧光灯、体温计这种刚需产品能豁免比如欧盟RAHS 2.0要求荧光灯每只汞含量≤5mg,毕竟荧光灯得靠汞发光,暂时没法替代。检测汞最麻烦的是它易挥发,得用密闭容器消解:拿硫酸加硝酸泡样品,不然一加热汞就变成蒸气跑没了;测的时候用冷原子吸收(CVAAS)或者冷原子荧光光谱(CVAFS),专门针对汞设计,能查到0.01ppm的量。

汞一般在荧光灯里是液态的,或者电池里的氧化汞,还有继电器里的汞合金(比如汞继电器,以前用来做开关)。电子元件里的汞得测均质材料的含量,不能拿“豁免”当借口比如继电器里的汞合金,得磨碎了测,要是超过1000ppm,照样不符合要求。另外,汞的价态会变:在酸性或者还原性环境下,六价汞会还原成三价(毒性低),所以样品得装在中性瓶子里,放4℃冰箱保存,不然测出来的结果会偏低,误以为没超标。

六价铬(Cr(VI))的限值标准与检测项目

六价铬是铬的“毒王”形态致癌、致突变,RAHS要求均质材料里不超过0.1%(1000ppm),但皮革制品更严:REACH规定皮革里的六价铬得≤3ppm,因为皮革直接接触皮肤,风险更高。检测六价铬的关键是“区分价态”不能直接测总铬,得先把六价铬从样品里萃出来:用碳酸钠+氢氧化钠的碱液加热泡样品(ISO 17075标准的方法),让六价铬变成铬酸盐离子,再用分光光度法(比如二苯碳酰二肼显色)或者离子色谱测。

六价铬一般来自金属镀层的钝化处理(比如镀铬件的六价铬钝化液)、皮革的鞣制工艺(铬鞣剂里的六价铬残留),还有塑料里的铬酸盐防腐剂。比如皮革钱包,得取表面的表皮层来测因为六价铬通常集中在表面,要是萃出来的量超过3ppm,在欧盟根本卖不动。另外,六价铬怕酸、怕还原,样品得保持中性(pH7左右)、低温保存,不然变成三价铬,结果就不准了。

多溴联苯(PBBs)与多溴二苯醚(PBDEs)的限值标准与检测项目

PBBs和PBDEs是常见的溴化阻燃剂,难分解、会在身体里累积,RAHS要求总含量≤0.1%(1000ppm)连以前认为“低毒”的十溴二苯醚,现在欧盟RAHS 2.0也管了,限值一样是1000ppm。检测得用索氏提取或者加速溶剂萃取(ASE),拿乙醚+正己烷的混合溶剂泡样品,萃出里面的溴化阻燃剂;然后用凝胶渗透色谱(GPC)净化把塑料里的大分子杂质去掉,再用GC-MS测含量。

它们一般藏在塑料阻燃剂里,比如ABS塑料、聚苯乙烯,还有电线的绝缘层。儿童玩具里的软塑料得特别注意比如玩具汽车的轮胎,要是萃出来的PBBs/PBDEs超过1000ppm,在美国市场肯定被召回。另外,十溴二苯醚虽然本身稳定,但高温分解会产生八溴二苯醚(毒性更强),所以检测时得用GC-MS的特征离子(比如m/z79、81)确认,别漏了分解产物。

邻苯二甲酸酯类的限值标准与检测项目

邻苯二甲酸酯是“软塑料的灵魂”比如PVC玩具能捏变形,全靠它当增塑剂,但这东西会干扰内分泌,尤其是儿童接触风险大。RAHS要求均质材料里不超过0.1%(1000ppm),儿童玩具更严:DEHP、DBP、BBP这些“高危”邻苯二甲酸酯总含量得≤0.1%,DINP、DIDP、DNOP这些“低危”的也得≤0.1%。检测用索氏提取,拿乙醚+正己烷的混合溶剂泡样品,萃出来的液体经无水硫酸钠干燥后,用GC-MS测低分子量的邻苯二甲酸酯(比如DBP)容易挥发,萃的时候温度得低于40℃,不然会损失。

它们一般在软质PVC玩具里(比如玩具娃娃的手臂、橡皮鸭),还有化妆品的香料载体、电线的绝缘层。奶嘴、餐具这种和嘴接触的产品,得额外测“迁移量”用模拟唾液的液体(比如0.1mol/L的盐酸)泡,迁移量不能超过0.3mg/kg(欧盟EN 14372标准),这比均质材料的限值严多了,要是超标,根本没法卖给孩子用。

其他常见有害物质的补充说明

除了前面说的“经典6项”,RAHS还可能管多环芳烃(PAHs)、短链氯化石蜡(SCCPs)、全氟化合物(PFCs)这些“新增选手”。PAHs是塑料热加工时产生的比如烤塑料的时候,会释放苯并[a]芘这种强致癌物,RAHS要求含量≤10ppm,用GC-MS测;SCCPs是塑料的阻燃剂和增塑剂,限值≤1%,用GC-ECD测;PFCs(比如PFOA、PFOS)是纺织品的防水涂层原料,限值≤50ppm,用LC-MS/MS测。

这些物质的管控趋势是“越来越严”比如欧盟REACH已经把SCCPs纳入高度关注物质(SVHC),美国也在考虑限制PFCs。企业得定期看法规更新,比如欧盟RAHS 3.0可能新增更多物质,要是没跟上,说不定哪天产品就“不合规”了。

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