气溶胶(气雾剂)燃烧热检测样品采集方法研究

(1.四川省危险化学品质量监督检验所，四川成都,610021；2.重庆博安科创科技有限公司，重庆,400010)

根据联合国 《全球化学品统一分类和标签制度》(GHS)，气溶胶属于17种化学品物理危险性种类中的一类。鉴定气溶胶的危险性类别，需对气溶胶样品的化学燃烧热进行检测，化学燃烧热检测数据是指导气溶胶(气雾剂)的危险性类别判定的关键依据之一。

气溶胶在GHS中的定义：喷雾器(系任何不可重新灌装的容器，该容器用金属、玻璃或塑料制成)内装压缩、液化或加压溶解的气体(包含或不包含液体、膏剂或粉末)，并配有释放装置以使内装物喷射出来，在气体中形成悬浮的固态或液态微粒或形成泡沫、膏剂或粉末或者以液态或气态形式出现。

气溶胶(气雾剂)进行燃烧热检测时样品的完全采集十分困难。原因在于气溶胶(气雾剂)的使用要求其本身含有极易于挥发的低沸点物质，以便于气溶胶(气雾剂)容器内的物质喷出。低沸点物质如丙烷、丁烷、二甲醚等，沸点一般在0℃以下，都属于易燃物质。因此气溶胶(气雾剂)在采集样品检测化学燃烧热时，由于低沸点物质的损失，带来化学燃烧热的检测结果偏低。为此，我们特地设计了一套气溶胶(气雾剂)的样品采集容器和配套样品采集装置。

1 技术难点及技术方案

1.1 技术难点

(1) 大部分气溶胶(气雾剂)的喷出物为气态和液态物质的混合物，为了保证这种气液样品的完整采集，需要设计一套气液样品的采集设备，以及气液样品的采集容器。该采集容器置于量热仪中，进行化学燃烧热的检测。

(2) 样品采集容器需要单独设计，由于气液样品含有低沸点物质，样品采集容器需要能够承载一定压力。样品采集容器在量热仪中能够完全燃烧，每批样品采集容器的空白化学燃烧热的检测结果绝对差值应不大于0.5 kJ/g。

1.2 技术方案

(1)为了实现气溶胶(气雾剂)气液样品的采集方便，我们设计采用可调节的夹持模块，可固定市场上绝大部分的商品气溶胶(气雾剂)罐体，实现罐体中心喷嘴口通过夹持模块与气液样品采集容器对接，完成对气液样品的采集。

(2)为实现气液样品的完整采集，通过大量试验，我们设计采用厚度1毫米的聚烯烃聚合物外壳，带标准尺寸的不锈钢转接头，聚合物外壳能在量热仪中完全燃烧。为实现样品采集容器的化学燃烧热空白检测值的一致性，我们采用3D打印技术批量打印样品采集容器的聚合物外壳，保证样品采集容器的质量一致性。

图1 气液样品采集容器

(3) 样品采集容器的不锈钢转接头与聚合物外壳经过一定温度、时间热合，经试验气液样品采集过程中和采集后的密封性完好，满足提高样品化学燃烧热检测准确度的要求。

2 实验部分

2.1 实验仪器及材料

CT6000全自动量热仪(鹤壁市天润电子科技有限公司)；电子天平(精度0.0001g，梅特勒-托利多国际贸易(上海)有限公司)；氧气(纯氧，四川梅塞尔气体产品有限公司)；本研究自制气液样品采集容器若干，杀虫气雾剂样品。

2.2 实验步骤

2.2.1 气液样品采集容器空白燃烧热测定

随机取5个样品采集容器，在电子天平上准确称量，由全自动量热仪测定空白化学燃烧热(△H0)，实验结果见表1。

表1 样品采集容器化学燃烧热空白测定结果

样品采集容器的质量包括不锈钢转接头的质量。

2.2.2 样品燃烧热测定

实验室准备市售杀虫气雾剂样品，使用本研究自制样品采集容器试验5次，使用量热仪的样品不锈钢坩埚直接取样试验5次，化学燃烧热(△H1、△H2)的实验结果分别见表2和表3。

表2 样品采集容器试验测定结果

表3 直接取样试验结果

2.2.3 结果分析

样品采集容器的空白化学燃烧热检测绝对差值为0.30 kJ/g，达到了预期技术要求。根据表2、表3的实验结果，样品采集容器检测的△H结果重复性较好，较直接取样的△H结果高2.21 kJ/g，约9.5%。△H的高出部分，即是气雾剂样品未被采集到的的低沸点成分的化学燃烧热。

3 结论

本研究技术方案解决了气溶胶(气雾剂)气液样品在采集的时候低沸点成分丢失的问题，从而实现样品的完全收集；样品采集过程脱离人工操作，减少人工造成的误差，提高了检测数据准确度；填补了国内气溶胶(气雾剂)化学燃烧热测定样品完全采集无设备的现状。