data-full-width-responsive="true"> 0 前 言涂料中的元素在很大程度上反映了涂料的质量，如涂料中的重金属元素含量、氟碳涂料中的氟含量、涂料中某些颜填料的组成及含量等，这些都是影响涂料质量的重要因素。以涂料中的重金属元素含量为例，涂料产品有一个很重要的指标就是有毒有害物质含量，重金属含量也是其中之一，如果重金属元素超标，说明该批涂料产品质量不合格，产品不能流向市场。再比如氟碳涂料中的氟含量，虽然氟涂料的氟含量高低并不完全代表耐候性的高低，但是氟含量是氟涂料与其
他品种涂料区别的重要标志，是辨别氟涂料的重要指标。这些都表明涂料中的某些元素在很大程度上反映了涂料产品的质量。不仅如此，通过样品中的某些特征元素，可以对涂料性能或某些特征进行推测；通过元素分析，根据特征元素推测出样品中可能含有的物质，为后续的分析提供方向或与其他分析手段相互辅证，从而得到更加全面准确的分析结果。可见元素分析在涂料中有重要的意义，本文就通过X射线荧光光谱、X射线衍射光谱、扫描电镜能谱、原子发射光谱、电感耦合等离子发射光谱、紫外可见分光光度法和电化学法等7种常见的元素分析方法的特点和其在涂料中元素分析中的应用展开说明。1 X射线荧光光谱法(XRF)XRF是利用X射线管产生入射X射线激发被测样品，受激发的样品中的每一种元素都会放射出二次X射线，并且不同元素所放射出的二次X射线具有特定的能量和波长，检测器通过检测这些特定的能量或波长对元素进行定性定量。XRF作为一种专门的元素分析仪器，具有以下几个特点：(1)无损检测，前处理简单，固体、粉末、液体样品等都可以进行分析；(2)分析元素多(一般从4号～92号元素)，分析精密度高，目前含量测定已经达到10-6级别；(3)分析速度快。一般10～300 s就可以测完样品中的全部待测元素；(4)X射线荧光光谱来自电子在原子内层能级之间的跃迁，基本不受化学键的影响，且谱线简单，光谱干扰少。XRF在涂料行业中有广泛的应用，如涂料产品中重金属的筛选、样品元素的定性定量分析等方面，本文以这两个方面为例展开讨论。11 在重金属筛选方面XRF由于具有方便快捷、前处理简单的特点，目前已经成为WEEE指令和RoHS指令控制有毒物质的初筛选技术之一，并已经被许多实验室和企业所采用。近年来许多国家标准，如GB 244082009、GB 244092009等都已经将该方法纳入。以GB 244082009为例，该标准中要求检测外墙涂料中的铅、铬、镉、汞等重金属元素，标准中规定先将待测试样经XRF定性筛选，根据XRF测试结果确定待测样品中是否含有被测元素。若试样中含有被测元素，则将干燥后的涂膜采用适宜的方法除去所有有机物质，然后选用合适的分析仪器(如原子吸收光谱仪或电感耦合等离子发射光谱等)测定处理后实验溶液中的铅、铬、镉、汞等重金属元素含量。如果不含被测元素，则说明样品中不含重金属元素。该方法大大提高了工作效率。由于随着涂料生产技术的提高，目前大多数涂料中都不含有重金属元素，利用XRF方便快捷、前处理简单的优势，采用其进行初筛选，能够快速地筛选出少数的重金属元素不合格的产品，对于大量样品中重金属元素的测定具有重要的意义，可以极大地减少工作量。另外，使用XRF进行筛选，基本上无需对样品进行前处理，也在很大程度上减少了对环境的污染。目前国内测定重金属含量的方法主要有原子吸收光谱分析法、原子发射光谱分析法、等离子体原子发射光谱分析法和原子荧光法等。这些方法都需要用酸或碱等化学试剂对样品进行处理，把其中的重金属元素定量转移到溶液中进行测定，如微波消解法、混酸湿法消解等，实验手续非常繁琐，试剂耗量较大且容易对环境造成污染。利用XRF进行筛选避免了这些因素对环境的污染。12 在涂料分析方面(1)通过元素分析，根据特征元素推测出样品中可能含有的物质，为后续分析提供方向或与其他分析手段(例如XRD或FT-IR等)相互验证，再同时结合涂料理论知识，使分析结果全面而准确。(2)通过样品中的某些特征元素，对涂料性能或某些特征进行推测。(3)通过元素分析还可以对颜填料的质量进行鉴定，如市场上的BaSO4、钛白粉等经常会出现掺假现象，通过元素分析就可以对成分做出判断，从而对质量进行鉴定。XRF在有广泛应用空间的同时也有如下缺陷：(1)基体效应比较严重，试样要求严格；(2)仪器复杂，价格高；(3)轻元素分析困难等。应该从辨证的角度看待仪器的优缺点，各种仪器取长补短，相互辅证。2 扫描电镜能谱法(SEM/EDS)SEM/EDS是利用EDS进行元素分析。SEM提供高能电子束，即激发源。高能电子束打在样品表面，样品中原子的内层电子被激发，处于激发态的电子回到较低能态时，多余的能量以X射线的形式辐射出来。特定原子的两个特定能级之间的能级差一定，因此辐射出的X射线具有特征性，EDS通过对特征X射线的分析，从而对样品进行定性。SEM/EDS具有样品制备简单、无损分析、简单快捷的特点。SEM/EDS能够将极小的甚至纳米级别的区域放大到肉眼可见的级别，并且在可视的基础上对该区域进行元素分析，通过元素特征和形貌特征的分析结果相结合鉴定物质成分。该特点使SEM/EDS具备了其他仪器所不具有的优势，在涂料行业有广泛的应用，如对多涂层的分析、对复杂颜填料体系中特定组分的分析等。以下从两个这方面通过实例进行说明。21 对多涂层的分析由于涂层可能是一层也可能是多层结构，且每层涂层的厚度都很薄，要对每层涂层进行分析，就要清晰地区分开每层涂层，传统的方法很难满足要求。SEM/EDS可以将涂层放大到肉眼可视的大小，在可视的基础上对每层涂层进行元素分析。如汽车涂层，要对面漆进行元素分析，SEM可以非常清晰地观察到每道涂层。在清晰可见的基础上，用DED对要分析的区域进行元素分析，图1是分析结果。
通过图1可知，将涂层放大之后，可以很容易地对其进行元素分析。综合图1分析结果，再结合其他手段分析和汽车涂料的理论知识就能确定涂层的颜填料组成。
