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聚碳酸酯中酚与游离酚的研究

作者:admin 浏览量:8710 来源:本站 时间:2023-07-03 17:01:22

信息摘要:

聚碳酸酯(以下简称PC)因其良好的力学性能、光学性能、热性能和阻燃性能不仅在电子电气、汽车等领域有着广泛的应用,在水桶、水杯、家电、食品加工、食品包装等食品接触材料中也是不可或缺的材料。食品接触材料在与食品接触的过程中,材料中化学物质存在迁移到食品并影响食品安全的风险。对于PC而言,由于生产中会使用苯酚

聚碳酸酯(以下简称PC)因其良好的力学性能、光学性能、热性能和阻燃性能不仅在电子电气、汽车等领域有着广泛的应用,在水桶、水杯、家电、食品加工、食品包装等食品接触材料中也是不可或缺的材料。

食品接触材料在与食品接触的过程中,材料中化学物质存在迁移到食品并影响食品安全的风险。对于PC而言,由于生产中会使用苯酚、双酚A、对叔丁基苯酚、对枯基苯酚等具有一定毒性的物质,导致奶瓶、水桶等PC制品的安全性备受关注。因此,各国关于食品接触材料的立法中不仅限制了聚碳酸酯的使用范围,也规定了这些酚类物质的迁移限量。我国GB 4806.6-2016《食品安全国家标准 食品接触用塑料树脂》中禁止PC用于生产婴幼儿用食品接触产品,并且限定双酚A、对叔丁基苯酚、对枯基苯酚和游离酚迁移量限量。然而,标准中并未明确游离酚指标的具体指代,也未给出其与另外几种酚类物质的关系,这给标准的有效实施带来了一定的困难。另外,对比各国立法发现,不同国家或地区立法对聚碳酸酯中酚类物质的管理要求不尽相同。

鉴于此,我们调研和研究了PC材料中使用和残留的酚类物质,明确了游离酚与其他酚类物质的关系、各国对PC中酚类物质迁移量的管理要求以及酚类物质的检测方法,并研究了PC水桶中各酚类物质的迁移量。以期在了解风险的基础上,为相关标准的修订和企业风险管理提供技术支持或指导。


1. 游离酚和酚类物质

1. 游离酚


游离酚,顾名思义为游离的酚类物质,但这是一个相对概念,在不同体系中其指代物质不同。《化学化工大辞典》将游离酚定义为:“反应过程中未反应完或者反应结束后仍残留的酚类物质”。

2. PC中的酚类物质和游离酚

GB 4806.6-2016附表A对18号聚碳酸酯的限制性要求中,规定了游离酚的迁移量限量为0.05 mg/kg,但并未给出游离酚的具体定义。根据《化学化工大辞典》对游离酚的定义,对于PC来说,其游离酚应该是指聚碳酸酯合成反应中,未反应或反应结束后仍残留的各类酚类物质,其来源可能为反应原料、产物、副产物、降解产物和杂质等。

具体可能有哪些物质呢?我们从PC的生产工艺出发了解其中可能存在的酚类物质。据了解,目前,PC合成工艺主要有界面缩聚法和熔融酯交换缩聚法。

如图1所示,界面缩聚法为双酚A(BPA)钠盐水溶液在惰性溶剂和催化剂存在下,于常温常压下进行光气化界面缩聚反应,反应中涉及到的酚类物质有:原料双酚A,链终止剂苯酚、对叔丁基苯酚、对枯基苯酚等。熔融酯交换缩聚法采用碳酸二苯酯和双酚A在催化剂存在下于高温、高真空下进行反应,产物有苯酚。

因此,从生产工艺可知PC中可能存在的酚类物质,主要为反应原辅料苯酚、双酚A、对叔丁基苯酚和对枯基苯酚,以及含有酚羟基的产物或副产物。而PC中的游离酚,应该主要为苯酚、双酚A、对叔丁基苯酚和对枯基苯酚四种。


2. PC中酚类物质迁移量的管控


各国法规和标准对PC中酚类物质的规定不尽相同:我国GB 4806.6-2016对PC中游离酚、苯酚、双酚A、对叔丁基苯酚和对枯基苯酚,分别规定了迁移量限量;欧盟塑料食品接触材料法规(EU)10/2011,塑料单体及起始物清单中,授权了4种酚类物质,无游离酚迁移量的管理要求;日本和韩国法规,则规定了苯酚、双酚A和对叔丁基苯酚三种酚类物质迁移量总量进行管控,其中韩国的标准中除了总量之外还规定了双酚A的迁移量限量应小于0.6 mg/L;美国FDA CFR 177.1580中对PC生产中使用的酚类物质也有提及,但无迁移量限量要求。各国/地区法规和标准中对PC中酚类物质的具体要求情况见表1。


3. 酚类物质迁移量的测试方法

1. 游离酚的测定

如前所述,游离酚指代的不是某一种物质而是一类物质。目前标准和文献中对游离酚测定方法多数为显色法[7, 8]以及高通量的液相[9]和气相方法[10]。

现行的PC游离酚迁移量测定的方法标准为国标GB 31604.46-2016《食品安全国家标准 食品接触材料及制品 游离酚的测定和迁移量测定》中的第二法,该法基于酚类物质与4-氨基安替吡啉(4-AAP)显色反应。

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