卤素系阻燃剂(Halogenated Flame Retardants, HFRs)是一类通过释放卤素自由基中断燃烧链式反应的高效阻燃剂,主要包括溴系和氯系两大类(氟系、碘系应用较少)。
其成分分析需结合具体化合物类型,通过色谱,光谱,质谱,能谱等分析方法确定具体名称和含量。
一、主要成分分类
1. 溴系阻燃剂(BFRs)
占卤素阻燃剂市场70以上,常见成分包括:
化合物名称 化学式/缩写 应用领域 特性
十溴二苯乙烷 DBDPE (C₁₄H₄Br₁₀O) 塑料、纺织品、电子设备 热稳定性高,替代十溴二苯醚
四溴双酚A TBBPA (C₁₅H₁₂Br₄O₂) 环氧树脂、电路板 反应型/添加型阻燃剂
六溴环十二烷 HBCDD (C₁₂H₁₈Br₆) 聚苯乙烯泡沫 持久性有机污染物(POPs)
多溴联苯醚 PBDEs (如BDE-47, -99) 电子电器、家具 已禁用(Penta/Octa/Deca)
溴化聚苯乙烯 BPS (C₈H₇Br)ₙ 工程塑料 高分子量,迁移性低
2. 氯系阻燃剂(CFRs)
应用较少,代表成分:
得克隆(Dechlorane Plus):
化学式:C₁₈H₁₂Cl₁₂
特性:耐高温,用于尼龙、电缆涂层(替代禁用BFRs)。
氯化石蜡(CPs):
短链(SCCPs, C₁₀–₁₃):POPs公约禁用
中链(MCCPs, C₁₄–₁₇):限用争议中
长链(LCCPs, C]₁₇):塑料、橡胶增塑阻燃剂
二、成分分析关键技术
1. 前处理
提取:索氏提取(Soxhlet)、超声波萃取(针对塑料/粉尘)。
净化:硅胶柱层析、凝胶渗透色谱(GPC)去除油脂。
富集:氮吹浓缩、固相萃取(SPE)。
2. 仪器分析
方法 适用化合物 检出限 特点
GC-MS PBDEs、HBCDD、CPs 0.01–1 ng/g 需衍生化(如HBCDD)
LC-MS/MS TBBPA、DBDPE 0.1–5 ng/g 高灵敏度,免衍生
TOF-MS 未知卤素污染物筛查 -- 非靶向分析
X射线荧光(XRF) 快速筛查总溴/氯含量 5–10 ppm 无损,但无法区分具体化合物
3. 关键挑战
同系物分离:如HBCDD含3种立体异构体(α, β, γ),需手性色谱柱。
代谢产物干扰:TBBPA降解为双酚A(BPA),需同步检测。
基质效应:电子废弃物中金属离子抑制信号。
三、实际样品分析示例
案例:电子塑料外壳(ABS树脂)
XRF快速筛查:总溴含量 ] 1000 ppm → 疑似含BFRs。
GC-MS/MS靶向检测:
检出 DBDPE(主成分)及微量 BDE-209(历史残留)。
LC-QTOF非靶向筛查:
发现 得克隆(Dechlorane Plus)作为协效剂。
四、未来趋势
绿色替代:磷系、氮系、无机氢氧化物阻燃剂(如Mg(OH)₂)。
分析技术革新:
高分辨质谱(HRMS)构建卤素阻燃剂数据库。
原位质谱成像(如DESI-MS)定位材料中阻燃剂分布。
如需具体样品(如纺织品、塑料)的分析方案或某类化合物(如新型溴代阻燃剂)的检测细节,可进一步提供针对性指导!
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