基体改进剂（共4篇）
基体改进剂 篇1
铅是一种对人体危害极大的有毒重金属,铅进入机体后将对神经、造血、消化、肾脏、心血管和内分泌等多个系统造成危害,且铅容易在体内沉积,易导致慢性中毒[1]。为了控制人体对铅的摄入量,铅已被列为食品卫生标准中的重要卫生指标[2]。对于高盐食品中铅等重金属元素含量的检测,国家标准推荐使用石墨炉原子吸收分光光度法(GFAAS)、氢化物发生-原子荧光法(HGAFS)、火焰原子吸收分光光度法(FAAS)、单扫描极谱法、双硫腙比色法[3]等检测方法。其中,双硫腙比色法因其操作复杂、重现性差、检出限过高、需要用到有毒有机溶剂等缺点,已逐渐被淘汰。其他常见报道的还有氢化物发生-原子吸收分光光度法[4]、电感耦合等离子体-质谱法(ICP-MS)[5]、电感耦合等离子体-原子发射法(ICP-AES)[6]、电位溶出法[7]等,其中以石墨炉原子吸收分光光度法与火焰原子吸收分光光度法最为普遍。
由于石墨炉原子吸收光谱法有取样量少、操作简便、灵敏度高的特点,故一直作为食品中铅检测的首选测定方法[8]。但由于食品中的成分较为复杂,在用石墨炉法检测铅的过程中,会不可避免地产生基体干扰[9],对分析结果的准确性带来较大影响,特别是高盐类食品,如调味品、肉制品、酱菜等,由氯化钠产生的背景干扰非常严重,超出了氘灯背景校正的范围[10]。采用基体改进剂是消除基体干扰的常用方法[11]。国标法采用磷酸铵作为基体改进剂,但由于磷酸铵不能稳定铅,其最大灰化温度仅为600℃左右,远远低于氯化钠的熔点,在此温度下并不能有效降低氯化钠基体产生的干扰。本文比较了4种基体改进剂的效果,以提高铅检测的稳定性。
1 材料与仪器
1.1 主要试验材料与试剂
1.1.1 材料。
海鲜生抽酱油,标签上的钠含量为964mg/15m L,经过计算得到含有Na Cl的量为16.35%;大米(GBW10010 GSB-1)成分分析标准物质,含铅量为0.08±0.03mg/kg;玉米(GBW10012 GSB-3)成分分析标准物质,含铅量为0.07±0.02mg/kg。
1.1.2 试剂。
试验用水皆为去离子水;硝酸为优级纯;铅标准溶液由铅标准储备液1 000μg/m L(国家标准物质中心)用0.5%硝酸溶液逐级稀释为稀释为20μg/L。
1.1.3 基体改进剂。
基改1,0.1%Pd(NO3)2;基改2,0.1%Pd(NO3)2+0.05%Mg(NO3)2;基改3,0.1%Pd(NO3)2+1%NH4H2PO4;基改4,0.1%Mg(NO3)2+1%NH4H2PO4。
1.2 主要仪器与设备
Perkin Elmer公司Pin AAcle900T型原子吸收光谱仪;Pb空心阴极灯;热解涂层石墨管;自动进样器AS900;试样盘大小148位置;氩气,纯度>99.996%,出口压力350~500k Pa;冷却循环水,水温20~40℃,水压250~350k Pa,流速2L/min;排风系统;SX-12-10型箱式电阻炉,生产单位余姚热工仪表厂。
2 试验方法
2.1 样品前处理
以含盐量为16.35%的酱油为试验对象,对原始的酱油样品进行稀释,使其含盐量分别为8.18%、4.09%,然后分别称取1g左右的3种样品,用干灰化法[3]进行处理,用0.5%的硝酸定容至25m L待测。
2.2 标准工作曲线的测定
利用仪器的自动稀释功能进行标准工作曲线的测定和绘制,校准标样系列浓度为4、8、12、16μg/L和20μg/L。在表1条件下进样20μL,基体改进剂5μL,测定吸光值,按标准曲线法绘制标准曲线。
仪器的工作条件,灯电流10m A,波长283.3nm,光谱带宽0.5nm,进样量20μL(标准加入法[12])。
2.3 样品测定
仪器工作条件与标准系列相同,测定样品消解液吸光度值,在铅标准曲线上得出铅的浓度。采用标准曲线法计算样品浓度时,分别将20μg/L的标准使用液、样品溶液、基体改进剂及试剂空白放入自动进样器样品杯中,由仪器自动绘制标准加入曲线,要求曲线线性良好,大于0.995,仪器自动计算出样品浓度。
3 结果与讨论
3.1 灰化及原子化温度的选择
灰化的目的是最大程度地去除基体干扰,通常是将灰化温度提高,但同时需将待测组分的损失降至最低[7],即吸光度达到最高,而背景吸光度在这个温度范围内无明显变化。
注:Pb浓度指的是处理好的样品溶液中铅的浓度。
以含盐16.35%酱油消化液作试验对象,设定原子化温度为1 800℃,在不加基体改进剂的情况下,优化其他条件,测定在不同灰化温度下的背景吸收值,绘制背景吸收与灰化温度关系图(见表2和图1),可见背景值从1100℃开始显著下降,1 200℃基底基本挥发完全。在850℃时吸光度达到最高,而背景吸光度在这个温度范围内无明显变化;在850℃时线性较好,相关系数最高。因此,选择850℃为灰化温度。
3.2 标准曲线的绘制及线性范围
在上述条件下,采用不同的基体改进剂,标准曲线线性方程见表3。
由表3可知,以单独的硝酸钯为基体改进剂时,线性稍差,相关系数较低。同时从峰形上观察,峰形上出现较多处大小不等的锯齿杂峰,背景干扰依然严重。以硝酸镁和磷酸二氢铵溶液混合液为基体改进剂时,线性得到一定程度的改进;而以硝酸钯和磷酸二氢铵混合液作为基体改进剂时,方法的线性较好,且峰形较为光滑,说明背景干扰得到充分消除。
3.3 精密度试验
用每一种基体改进剂时分别测试含盐量为高、中、低3组样品,每个样品做5组平行,并求得其平均值和标准偏差,结果分别见表4~7和图2。
由表4~7和图2可知,用单独的一种硝酸钯和以硝酸钯加硝酸镁的混合液为基体改进剂时,低浓度的样液精密度较高;以硝酸钯和磷酸二氢铵的混合液为基体改进剂时,3种浓度的样液的相对标准偏差相差不大。对含盐量较高的样液,硝酸钯和磷酸二氢铵混合液的精密度最好。对于硝酸镁和磷酸二氢铵的混合基体改进剂,对含盐量为高、中、低3种样液的精密度都不是太高。
3.4 加标回收率试验
加标回收率=(加标试样测定值-试样测定值)÷加标量×100%。
用盐度最高的酱油即含盐量为16.35%的酱油做加标回收试验,空白加标回收中使用的标准物质为大米、玉米质控样,结果见表8和表9。
由表8可知,测定物质均在标准物质的示例范围之内,能满足分析的要求。由表9可得,4种基体改进剂的加标回收率在70.1%~98.2%,其中以单独的硝酸钯溶液为基体改进剂和以硝酸镁-磷酸二氢铵的混合液作为基体改进剂时,测试含盐量为16.35%的酱油溶液时的回收率较低,不能满足测试要求。以硝酸钯-硝酸镁溶液和以硝酸钯-磷酸二氢铵溶液为基体改进剂时,回收率较高,其中以硝酸钯-磷酸二氢铵为基体改进剂时的回收率为最高。
3.5 检出限试验
检出限为某特定方法在给定的置信度内可从样品中检出待测物质的最小浓度或量[13]。按照国际纯理论与应用化学家联合会(IUPAC)的定义,对样品空白连续测定7次,计算空白值的标准偏差,按照检出限公式L=KS/b(K=3,置信度95%)计算检出限。仪器检出限为0.004 57mg/kg。
4 结论
以0.1%Pd(NO3)2+1%NH4H2PO4混合液为基体改进剂时,对含盐量16.35%、8.18%、4.09%的酱油中铅含量测试时的线性、精密度、回收率检出限都能满足试验的基本要求,以0.1%Mg(NO3)2+1%NH4H2PO4混合液为基体改进剂时的效果不能满足试验要求。
基体改进剂 篇2
关键词：基体改进剂,石墨炉原子吸收,血铅,应用
随着社会的发展,各地区环境保护越来越受到重视,一些工业污染特别是铅污染企业逐步向中西部转移,造成当地铅污染日益严重。铅对神经、造血、消化等系统均产生不良影响[1]。血铅浓度是体内铅含量的重要指标,是判断铅中毒的主要依据。血铅的检测方法有很多,其中石墨炉原子吸收光谱法快捷简便,灵敏度高,是血铅测定的常用方法,但由于血的黏度高和基体复杂,也为其测定带来较大的难度。故在测定时选用何种稀释剂来降低血样黏度而又不会降低测定的灵敏度,选用何种基体改进剂使血样中有机成分得到充分破坏,而又不会导致血样中铅的损失显得尤为重要。为此,我们进行了探讨。
1 材料与方法
1.1 仪器与方式剂
仪器:德国耶拿公司ZEEnit 700原子吸收光谱仪。主要试剂:①肝素钠溶液(2%);②铅标准溶液:将铅标准储备液1 mg/ml(购于国家标准物质中心)用0.2%HNO溶液配成0、5、10、20、40、80 μg/L标准工作溶液;③0.25%钯溶液:称取0.25g单质钯,经少量逆王水溶解后,加纯水定容至100 ml;④基体改进剂1:磷酸二氢铵溶液(2%)[2],基体改进剂2:混合基体改进剂(含2%磷酸二氢铵溶液,1%抗坏血酸,1%硝酸)[3],基体改进剂3:混合基体改进剂(含0.02%钯,1%Triton X-100,0.1%硝酸)[4];⑤冻干牛血铅成分分析标准物质标准值为(51±11)μg/L[GBW(E)090033]、标准值为(104±19)μg/L[GBW(E)090034]、标准值为(203±20)μg/L[GBW(E)090035];⑥30%H2O2。
1.2 样品的采集
采集静脉血2 ml置于经特殊处理的含2%肝素钠的采血管中,混匀,于4 ℃冰箱中可保存2周。
1.3 分析步骤
1.3.1 仪器工作条件
波长283.3 nm,灯电流4.0 mA,狭缝0.8 nm,载气为氩气,取用塞曼背景校正。石墨炉升温程序见表1。
1.3.2 样品测定
准确吸取20 μl血样,加到装有100 μl0.5%HNO3溶液的2.0 ml具塞比色管中,混匀,再加100 μl 30%H2O2混匀,放置2 h后进行测定,测定前摇匀。同时做空白试验。
2 结果
2.1 基体改进剂的选择
取不同浓度(高、中、低)3种血样,分别测定其在下列4种情况下精密度和加标回收率:①不加基体改进剂;②加基体改进剂1:8 μl;③加基体改进剂2:8 μl;④加基体改进剂3:8 μl。结果见表2。不加基体改进剂,精密度为23%,回收率72%;加入基体改进剂1后,精密度为12%,回收率达到87%;加入基体改进剂2和3后,试验的精密度和回收率提高。见表2。
由于基体改进剂3的试剂比较贵,所以选用基体改进剂2,以石墨炉升温程序测定标准样品物质,GBW(E)090033、标准物质GBW(E)090034和标准物质GBW(E)090035均值均在规定范围内,结果见表3。
2.2 标准曲线和回归方程
根据1.4.1仪器条件,按1.2.2配制标准系列,加入基体改进剂2,制作标准曲线。样品和标准在同一基体溶液中消除基体干扰造成的影响。标准曲线回归方程Y=0.0027X+0.0093,相关系数r=0.9992。
2.3 方法的检出限
取一正常人血液加入基体改进剂,连续测定11次,用3倍空白溶液的吸光度值的标准偏差除以工作曲线斜率,得出检出限为2.1 μg/L。
3 讨论
血铅是反映近期接触铅的一个敏感指标,对职业卫生监测有重要的意义。血样基体成分比较复杂,采用消化后检测可减少基体的干扰。用0.5%HNO3和30%H2O2消解,相对引入的干扰物质较少。基体改进剂可改变铅对温度的稳定性,促进基体成分的挥发,排除体干扰物质。铅的灰化温度低,不加基本改进剂时,灰化温度超过500 ℃,血样中的铅便有损失,而血样复杂的基体在此温度下却不能被完全挥发。加入磷酸二氢铵+硝酸+抗坏血酸混合液作基体改进剂后,灰化温度升到了900 ℃时未见铅损失,增加了铅的稳定性,基本消除了基体干扰。血样中含有NaCl的成分,HNO3可降低NaCl对Pb的干扰,同时HNO3可以使Pb转变为PbO,避免样品中Pb的生成PbCl2产生挥发损失;抗坏血酸是一种还原剂,可以降低Pb表面温度,抗坏血酸同时还是良好的表面活性剂,可降低液滴表面张力,避免干燥和灰化阶段发生“喷跳”现象,使分析的准确度和精密度得到进一步提高。
选择基体改进剂,通过对石墨炉升温模式、温度和时间的设定,减少原子化过程中的干扰,提高灵敏度和精密度,有较高的回收率,消除了基体干扰,增加了铅的稳定性,使分析数据更加可靠。本方法具有分析速度快、操作简便、试剂成本低廉等优点,适用于实际工作中大量样品的测定。
参考文献
[1]Clark CS,Grote S,Wislon J,et al.Occurrence and Determinants of In-creases in Blood Lead Levels in Children shortly After Lead Hazard cont-rat Ativites[J].Environ Res,2004,96:196-205.
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基体改进剂 篇3
1. 基体改进技术的应用范围
石墨炉原子吸收分析一般比火焰原子吸收分析的绝对灵敏度高3个数量级, 现已广泛应用于农业、生物、环境、食品、地质、工业和冶金等领域。但是石墨炉原子吸收分析尚存在许多干扰问题, 特别是生物和环境样品中痕量金属元素的测定中, 基体干扰还很严重。关于控制和消除干扰的方法, 概括起来主要有背景校正技术、石墨管改进技术、预分离富集技术、基体改进技术等, 这些技术均可在一定范围内不同程度地消除基体干扰, 提高分析灵敏度和改善分析精确度。石墨炉原子吸收分析测定基体复杂的生物和海水样品中易挥发的金属元素时, 背景吸收和灰化损失将严重干扰测定。如果待测元素和基体成分挥发性差别较大时, 可采用选择性挥发技术。但若挥发性相近或共挥发, 则需要采用由Ediger于1973年提出的基体改进技术。所谓体改进技术, 就是往石墨炉中或试液中加入一种化学物质, 使基体形成易挥发化合物在原子化前驱除, 从而避免待测元素的共挥发;或提高待测元素的挥发温度以防止挥化过程的损失。
2. 基体改进剂的类型
自从Ediger首先提出了Ni (NO3) 2和NH4NO3等无机试剂可作为基体改进剂用于石墨炉原子吸收测某些金属元素以来, 随着人们在分析中不断试验应用, 到目前, 基体改进剂约有60余种。它们可分为无机试剂、有机试剂、和活性气体3种类型。
(1) 无机改进剂。该类基体改进剂主要有铵盐、无机酸、金属氧化物和金属盐类。如NH4NO3、 (NH4) 2SO4、NH4H2 PO4、HNO3、H2O2、硝酸锂、硫氰化钾、KMn O4、Pd、Pt、La、Mo、Ag等三十几种, 上述基体改进剂已用于诸如As和Se、Pb和Cd、Bi和Ge]等约20种元素的测定。
(2) 有机改进剂。某些有机试剂已作为基体改进剂用于石墨炉原子吸收分析。常用的有抗坏血酸、EDTA、硫脲、草酸、酒石酸、柠檬酸等十几种。这些基体改进剂已分别用于下述元素的测定:Sn、Pb、Cd、Cu、Mn、Zn等20余种元素的分析。
(3) 活性气体改进剂为促使基体在灰化过程中烧尽, 改善待测元素的热稳定性, 防止待测元素的缔合等化学干扰, 向石墨炉中通入一定量的活性气体可取得一定的效果。
3. 基体改进的机理
孙汉文总结出了基体改进主要通过以下几条途径降低干扰:
(1) 使基体形成易挥发的化合物来降低背景吸收。氯化物的背景吸收吸收干扰, 通常借助NH4NO3来控制, 因为在石墨炉内发生下述化学反应:
表1中列出了该反应相关的4种化合物的熔点和沸点。
从表1的数据可以看出, 基体改进后形成的Na NO3、NH4Cl、及过剩的NH4NO3在低于400℃都能蒸发。
(2) 使基体形成难解离的化合物。试样中过量氯化物对待测元素的吸收产生的化学干扰大多是由于形成了较易挥发但是在气相中解离不完全的待测元素氯化物造成的。其决定性因素是氯化物的稳定性。L′vov研究了Li NO3对0.1%介质中铊 (1μg) 吸收抑制效应的释放作用, 结果列于表2中。
表2数据说明, 当无Li NO3存在时铊的吸收信号完全被Na C抑制, 随着Li NO3浓度增大, 吸收信号逐步恢复到用纯铊溶液达到的水平。加入基体改进剂的作用是使解离能较少而干扰较大的基体Na Cl转变为解离能较大而干扰较少的氯化锂。
(3) 使分析元素形成易分解的化合物。L′vov认为石墨管中碳是主体元素。他利用原子化出现温度Tapp值推测, Li、Na、K、Rb等27个元素存在着稳定的碳化物, 稳定的碳化物生成使得记忆效应大, 原子吸收峰低而宽。
对于易形成难熔碳化物的元素, 可加入某种试剂与分析元素形成比较易熔易分解的化合物, 降低原子化温度。基于防止分析元素碳化物的形成, 钙可用来提高Ba、Be、Si、Sn的灵敏度。这给测定易形成热稳定碳化物的元素创造了一条途径。
(4) 使分析元素形成热稳定的化合物。石墨炉原子吸收测定易挥发金属元素的主要困难在挥发损失和背景吸收干扰。灰化温度高, 易导致分析元素损失;灰化温度低, 基体烧不尽造成在石墨炉内产生分析元素与基体成分的时间重叠。镍可以稳定多种易挥发的金属元素。镍可以把硒的允许灰化温度从300℃提高到1200℃, 起原因是由于生成热稳定的硒化物。
(5) 使分析元素形成热稳定的合金。加入某种熔点较高的金属元素, 与易挥发的待测金属元素在石墨炉内可形成热稳定的合金, 因此提高了原子化温度和最高允许灰化温度。
(6) 形成强还原环境。一些熔点较高的金属元素与易挥发的元素生成热稳定的化合物和合金, 可以提高原子化出现温度和允许灰化温度, 防止分析元素灰化损失。而某些有机试剂具有降低原子化出现温度和原子化峰值温度以及允许灰化温度。原因在于有机试剂的加入改变和改善了待测元素原子化的历程。
如何实现低温原子化, 使待测元素的原子吸收信号与基体成分所引起的背景吸收信号相分离, 已引起人们的兴趣。
(7) 改善基体的物理性质。这一基体改进方法包含两层含义:其一是针对碱金属和碱土金属对分析物的包藏而产生的干扰, 解决方法是加入过氧化钠作基体改进剂。过氧化钠能产生氧气炸裂基体的结晶, 其氧化作用对消除基体干扰也起一定作用。例如在没有过氧化钠存在时铜在石墨炉内生成了绿色的氧化铜, 而当过氧化钠存在时, 氯化铜溶液干燥后生成了黑色的氧化铜。氧化铜因分子较大和难熔不易进入氯化物结晶而减弱了包藏引起的干扰。另一层含义是加入一种有机试, 使溶液表面张力下降, 从而改善了基体与炉壁的热接触, 结果促进了基体的热分解, 这或许就是许多有机试剂具有相同的基体改进效应的原因。
二、基体改进技术的应用
1. 无机基体改进剂的应用
(1) 应用无机酸作为基体改进剂。应用无机酸来降低碱金属氯化物的干扰。且指出过渡金属氯化物的干扰, 可用高沸点的酸来控制。
HNO3可降低氯化物对铅的干扰, 这是由于生成的HCl在干燥灰化过程中易被除去, 而生成的Na NO3背景吸收很小。另一方面HNO3的加入使铅转变成氧化物而避免了生成挥发性氯化铅和二氧化铅所引起的挥发损失。
H3 PO4和H2 SO4之所以可消除氯化铜对铅和镍的干扰, 是因为生成的HCl易挥发除去之外, 生成的磷酸盐和硫酸盐的背景吸收很小。
何金兰等考察了HCl、H2SO4、HNO3、亚硫酸及硼酸中的锡的石墨炉原子吸收特性, 发现硼酸是一种较好的基体改进剂。
(2) 铵盐作基体改进剂。用铵盐作基体改进剂的报道已见诸于许多文献中, 张宁以NH4 H2 PO4为基体改进剂, 不经消化处理, 直接测定全血中的Pb、Cd。陈淑怡采用HNO3做基体改进剂, 标准系列加Na Cl, 解决基体的化学干扰, 不需要消化样品, 可直接测定尿中镉。郑衍生等利用EDTA铵盐做基体改进剂, 全热解石墨管石墨炉原子吸收直接测定河泥中痕量锶。
(3) 以高熔点金属元素为基体改进剂姚金玉等采用镍和钯混合液做基体改进剂, 不需要分离样品基体, 采用平台石墨炉法直接测定高温镍基合金中硒, 镍钯混合液使灰化温度和原子化温度分别提高200℃。孙汉文对Pt、Pd、Au在分析铅过程中基体改进效果进行了研究, 指出加入微克量的Pt、Pd、Au, 水溶液中的铅最高允许灰化温度分别提高到1200、1150、和850℃。采用钯为基体改进剂使锗的灰化温度提高到1400℃, 成功地测定了灵芝中的痕量锗。
2. 有机基体改进剂的应用
有机试剂的基体改进机理在于使石墨管内金属氧化物被有机物的热分解产物还原为金属, 石墨炉内还原气氛的增强加速了金属氧化物的还原, 致使待测元素原子化温度下降, 避开了高温原子化时基体蒸发而产生的背景吸收干扰。
用磷酸氢二铵-吐温80作为基体改进剂石墨炉原子吸收法直接测定全血样品只铅, 收到满意的效果。抗坏血酸作基体改进剂已用于石墨炉原子吸收直接测定海水中的Cu、Co、Mn。Dolinse等人研究指出, 加入mg/m L量的EDT将有助于石墨管内的还原反应, 可将、Mn、Cu的灵敏度提高100%, 可将Cd、Zn、Pb、Ag的原子化温度明显地向低温位移。硫脲和柠檬酸已作为基体改进剂用于铅和锌的直接测定。柠檬酸可消除氯化镁对测定锌的干扰。
3. 活性气体改进剂的应用
在灰化阶段往石墨炉内气体只掺入适量的氧气, 可降低原子化阶段的光散射与分子吸收干扰。氧气的掺入将促使有机物的氧化, 使有机物气体在灰化阶段完全烧尽。研究指出, 钢铁中的铅在没有氢气存在时, 铅以氯化物的形式挥发, 如果通入适量的氢气, 则由于生成了极易挥发的氯化氢从而避免了铅的挥发损失。
4. 基体改进技术的发展方向
由于基体改进技术的上述作用, 得到了越来越多的分析工作者的推广和深入研究, 使某些元素的分析灵敏度得到了很大提高, 并改善了分析精度。然而目前对于基体改进效应机理方面的研究尚不多, 一般只停留在方法的试验及使用上, 更谈不上有成熟的理论来解释众多的基体改进效应。笔者认为, 今后这一工作的方向将从以下几个方面加以突破:
(1) 利用新的物理及化学理论, 借助其他分析手段研究石墨炉内基体改进效应作用机理。杨凡源等用气相色谱法分析了柠檬酸在石墨炉内的热解产物。实验证实, 柠檬酸在石墨炉加热过程中的热解产物主要是甲烷、氢气、一氧化碳以及新生碳等还原性物质。还原气愤的增强则加速了金属氧化物的还原致使待测元素原子化温度下降。随着分析研究的不断深入, 其他的分析手段诸如发射光谱法、X射线荧光法等都将为基体改进技术插上翅膀。
(2) 简化石墨炉原子吸收分析的分析过程, 基体改进技术将扮演重要角色。石墨炉原子吸收分析的样品前处理以及干燥、灰化、原子化、清洁等程序使其分析流程加长, 固体进样、悬浮物进样及省掉某些升温程序的研究将会使石墨炉分析的应用前景大大拓展, 而所有这些方法的应用都离不开基体改进剂的使用。宣维康采用塞曼背景校正的仪器以HNO3为基体改进剂在铁基样品中分析嵌、镉、镍3个元素初步证明了缩短干燥时间和取消灰化阶段在冶金分析的可行性。赵泰等用直接固体进样法, 用1g/L钯和1g/L钽盐的溶液作为基体改进剂成功测定了混纺棉纱 (90%棉+10%聚酯) 中的磷含量。
(3) 基体改进技术与溶剂萃取相结合, 分析生物和环境样品中痕量易挥发金属元素。经有机相萃取后的体系, 大大减少了干扰元素的存在量及种类, 这使基体改进剂更能有效地发挥作用。
(4) 试制专用含有基体改进剂的石墨管。借助贵金属元素进行基体改进分析的例子前面已讨论过, 在石墨管内壁涂覆基体改进剂的渡层是进行基体改进分析的一条便捷途径。石墨管改进技术与基体改进技术相结合将为石墨炉原子吸收分析开辟广阔前景。
(5) 基体改进剂的应用, 使石墨炉原子吸收分析范围拓宽至有机领域。周秋香等采用Pd Rb化学基体改进剂, 建立了GFAAS间接测定游离氨基酸的新方法。
摘要：讨论了石墨炉原子吸收分析中基体改进剂的应用范围, 基体改进剂类型、基体改进的机理。并介绍了这一技术的应用现状及发展方向, 是一篇较完整的具有指导意义的综述文章。
复合材料基体固化成型工艺研究 篇4
经过半个多世纪的发展, 复合材料固化成型方法已经有几十种, 每种工艺都有各自的优缺点, 有各自的适用范围, 但是它们之间存在着共性, 从原材料到形成制品的过程, 都需经过固化与成型工艺。本文介绍了国内外复合材料主要的固化方法、成型工艺, 并对其研究与应用进行了展望。
1 复合材料基体固化
高性能复合材料如碳纤维环氧复合材料的固化过程是基体材料从液态变为固态的过程, 这个过程是一个复杂的热、化学和力学性能急剧变化的过程, 由于热效应和化学反应效应会导致残余应力和变形产生, 因此复合材料基体的固化相当重要。
1. 1 传统的热固化。复合材料的固化过程就是将预制件放入烘箱 ( 或热压机或热压罐) 中对预制构件进行加热和加压的过程, 是热固性树脂与纤维结合, 形成复合材料结构件的过程。但是要想得到质量好的复合材料结构件, 必须选择最佳的固化工艺参数[9], 工艺参数主要指温度、压力及加压点、升降温速率和保温时间等。可以利用示差扫描量热法 ( DSC) 对树脂在固化过程中的反应历程及其树脂的流变学性能黏度变化进行分析来加以确定。
1. 2 辐射固化。辐射源很多, 如: α、β—、β + 、γ 和中子射线。主要的辐射固化 ( radiation curing) 有电子束固化 ( EB) 和紫外线固化 ( UV) 2 种。
1. 2. 1 电子束固化。即高能量电子束碰撞目标分子, 释放足够的能量使其产生一系列活泼的粒子, 当邻近分子发生这一过程时, 活泼粒子释放出能量, 形成化学键。电子束固化可使聚合物体系性能如模量、强度、冲击强度、硬度、耐热性及抗冲击、抗蠕变等都会有一定程度的提高。
1. 2. 2 光固化。运用光敏树脂浸渍纤维增强材料制成柔性预浸料修理补片, 用黏结的方法贴补到破坏损伤区, 在紫外光的照射下迅速固化, 从而在短时间内完成结构的修补。
1. 3 微波固化。微波是频率为109 ~ 1 011 Hz的电磁波, 其固化机理是极性物质在外加电磁场的作用下, 内部介质极化产生的极化强度矢量落后于电场一个角度, 导致与电场相同的电流产生, 构成物质内部功率耗散, 从而将微波能转化为热能, 致使固化体系快速均匀升温而加速反应。
2 复合材料成型工艺
2. 1 模压成型工艺。模压成型的基本过程是将一定量的经过预处理的模压料放入预热的压模内, 施加较高的压力使模压料充满模腔, 在预定的温度条件下, 模压料在模腔内逐渐固化, 然后将制品从压模中取出, 再进行必要的辅助加工。模压成型工艺的优点是生产效率高、制品尺寸准确、表面光洁, 适用于大批量生产; 结构复杂的制品可以一次成型, 无需有损于制品性能的辅助加工 ( 如车、铣、刨、磨、钳等) , 制品的外观及尺寸的重复性好。
2. 2渗透成型技术。 渗透成型技术包括: 树脂传递模塑 ( RTM) 、真空树脂传递模塑 ( VRTM) 、结构反应注射成型
( SRTM) 、 射频干扰 ( RFI ) 和西曼树脂浸渍模塑工艺 ( SCRIMP) 等。它们的共同特点是: 一般情况下可不采用热压罐;仅真空压或低外压; 要求树脂有低的黏度; 制造周期短; 不用预浸料; 劳动工时少; 辅助材料消耗少; 边角料少, 结构整体性高。
2. 3 缠绕成型工艺。第一个纤维缠绕技术专利于1946 年在美国注册, 即固体火箭发动机壳体和压力容器开发系统研究。此后, 发动机壳体、压力容器、飞机雷达罩、导弹头锥、鱼雷发射管及玻璃钢制品等都应用该项专制。
2. 4 拉挤成型工艺。复合材料的拉挤成型工艺是将已浸润树脂胶液的连续纤维束或带, 在牵引结构拉力作用下, 通过成型模成型, 在模中或在固化炉进行固化, 连续引拔出长度不受限制的复合材料型材。由于在成型过程中需经过成型模的挤压和外牵引拉拔, 而且生产过程和制品长度是连续的, 故又称为拉挤连续成型工艺[26,27]。拉挤成型工艺具有生产效率高、工艺易于控制、产品质量稳定等优点; 而且拉挤制品中纤维按纵向布置, 又是在引拔预张力下成型, 因此纤维的单向强度得到了充分的发挥, 制品具有高的拉伸强度和弯曲强度。
3 展望
21 世纪初, 国外生产应用的复合材料中90% 以上是树脂基复合材料, 树脂基复合材料的自动化铺设技术、压注成型技术、树脂转移模塑工艺、柔型树脂转移模塑技术、智能挤压树脂转移模塑技术、纤维自动缠绕技术等将是发展和应用的重要技术。可以肯定, 随着研究的深入和技术的开发成熟, 复合材料结构件, 特别是高压容器将会被应用到更广泛的军事与民用领域。
指导教师: 应吉日木吐
摘要：树脂基复合材料具有比强度高、比模量高、抗疲劳性能优良、工艺性能良好及具有可设计性等特点, 一直受到工业界的重视, 各种复合材料产品被应用到各行各业, 尤其是在航空航天领域。复合材料从原材料到形成制品的过程, 都需经过固化与成型, 方法已经有几十种。文中介绍了国内外复合材料主要的基体固化方法、成型工艺和相关研究;固化方法主要有热固化、辐射固化与微波固化等, 成型工艺主要有模压成型、渗透成型、缠绕成型与拉挤成型等;同时, 对工艺研究与应用也进行了展望。
关键词：复合材料,基体固化,成型工艺
参考文献
[1]高峰, 李勇, 肖军, 等.M46J/BMP-316复合材料的成型工艺及其性能[J].纤维复合材料, 2005 (4) :3-6.
[2]赵鸿汉.环氧基纤维增强复合材料应用面面观[J].玻璃纤维, 2006 (1) :42-46.