一、概述

成分分析是通过化学、物理或仪器手段对轻工化学产品（如塑料、涂料、胶黏剂、纺织品、日化用品等）中的物质组成进行定性和定量分析的过程。其核心目标是明确材料的化学成分（如聚合物基体、添加剂、残留单体、污染物等），为质量控制、合规性验证、产品研发及失效分析提供科学依据。
核心意义：

· 确保原材料符合配方设计要求（如塑料中增塑剂含量）；

· 验证产品是否符合法规限制（如RoHS有害物质管控）；

· 支持逆向工程与竞品分析（如破解涂层材料配方）；

· 识别污染物来源（如食品包装中迁移的塑化剂）。

二、检测标准与分类

1. 国际标准

· 定性分析：

o ISO 17025：实验室通用能力要求（成分分析方法的验证）；

o ASTM E1252-17：红外光谱法鉴别高分子材料。

· 定量分析：

o ISO 11885:2007：ICP-OES测定无机元素含量；

o ASTM D6866-22：生物基材料中碳-14含量测定（区分石化基与生物基）。

2. 国内标准

· GB/T 6040-2019：红外光谱分析方法通则；

· GB/T 36204-2018：塑料中邻苯二甲酸酯的测定（GC-MS法）；

· GB/T 3780.1-2015：炭黑中多环芳烃含量测试（HPLC法）。

3. 法规与行业规范

· 欧盟REACH法规：管控235项SVHC高关注物质（如双酚A、短链氯化石蜡）；

· RoHS指令：限制电子电气产品中铅、镉、汞等6类物质；

· FDA 21 CFR：食品接触材料中特定迁移物限量（如BPA≤0.6 mg/kg）。

三、检测设备与技术

1. 核心仪器

· 光谱类：

o FTIR（傅里叶变换红外光谱仪）：快速鉴定聚合物基体（如PE、PET）；

o XRF（X射线荧光光谱仪）：无损检测无机元素（如重金属Pb、Cr）。

· 色谱-质谱联用类：

o GC-MS（气相色谱-质谱联用仪）：分析挥发性有机物（如VOCs、塑化剂）；

o LC-MS/MS（液相色谱-串联质谱）：检测极性物质（如双酚A、防腐剂）。

· 其他仪器：

o ICP-OES/MS（电感耦合等离子体光谱/质谱仪）：痕量无机元素定量（如As、Cd）；

o TGA（热重分析仪）：测定材料热稳定性及成分分解温度。

2. 辅助设备

· 微波消解仪：快速溶解固体样品（如塑料、金属镀层）；

· 超声波萃取仪：溶剂提取添加剂或污染物；

· 凝胶渗透色谱（GPC）：分离高分子材料中的低分子量组分。

四、检测流程

1. 样品前处理

· 固体样品：

o 粉碎至粒径＜1 mm，微波消解（硝酸+氢氟酸）或溶剂溶解（四氢呋喃）；

o 多层材料分层分析（如塑料/铝箔复合膜需剥离）。

· 液体样品：

o 过滤（0.45 μm滤膜）去除颗粒物，直接进样或固相萃取（SPE）富集目标物。

2. 定性分析

· FTIR分析：

0. 扫描样品（4000-400 cm⁻¹），比对标准谱库（如Hummel聚合物谱库）；

1. 确定基体材料（如PVC、PU）及主要官能团（如酯基、苯环）。

· GC-MS分析：

0. 热裂解或溶剂提取有机物，色谱分离后质谱检测；

1. 比对NIST质谱库鉴定成分（如增塑剂DEHP、抗氧化剂BHT）。

3. 定量分析

· ICP-OES/MS法（以重金属为例）：

0. 样品消解后稀释至线性范围（如Pb 0-10 ppm）；

1. 测定特征波长（如Pb 220.353 nm），计算浓度。

· LC-MS/MS法（以双酚A为例）：

0. 色谱柱分离（C18柱），流动相为甲醇-水梯度洗脱；

1. MRM模式监测母离子227→212，外标法定量。

4. 数据处理与报告

· 定性结果：列出检测到的所有成分及匹配度（如FTIR匹配度≥85%）；

· 定量结果：标明目标物含量及检出限（如DEHP含量0.5%，检出限0.01%）；

· 合规性结论：对比法规限值（如RoHS中Cd≤100 ppm）。

五、费用与周期

1. 费用构成

· 单项分析：

o 单元素定量（如Pb）：300-800元；

o 单类有机物分析（如塑化剂6项）：1500-3000元；

o 全成分筛查（未知物鉴定）：5000-10,000元。

· 样品复杂度：

o 高干扰基质（如含填料的橡胶）加收30-50%；

· 资质要求：CNAS/CMA认证报告费用上浮20-30%。

2. 检测周期

· 常规测试：5-10个工作日（前处理2天，仪器分析3-5天）；

· 加急服务：3-5个工作日（费用增加50-100%）；

· 复杂分析（如未知物鉴定）：10-20个工作日。

六、实际应用

1. 原材料验证与供应商管理

· 案例：某塑料颗粒供应商声称产品为100% PP，检测发现掺杂20% PE，终止合作并索赔；

· 应用：通过FTIR+GPC验证聚合物种类及分子量分布。

2. 产品合规与风险管控

· RoHS合规：电子外壳中检测出Cd含量120 ppm（超标），改用无镉稳定剂；

· 食品包装安全：检出迁移性塑化剂DINP（0.8%），调整涂层配方。

3. 逆向工程与竞品分析

· 案例：破解竞品胶黏剂配方，确定其基体为SBS橡胶，增粘树脂为松香甘油酯；

· 应用：通过TGA+GC-MS分析热分解产物及添加剂组成。

4. 失效分析与质量纠纷

· 案例：某品牌水管爆裂，成分分析发现原料中掺入回收料（HDPE掺杂LDPE），导致强度不足；

· 应用：结合DSC（熔点分析）与FTIR确定材料掺假。

5. 环保与可持续发展

· 生物基材料认证：通过C-14含量测定验证PLA中生物基碳占比≥30%；

· 微塑料溯源：分析环境样品中的聚合物类型（如PET、PE），追踪污染源。