簡介

石棉又稱“石綿”，為商業(yè)性術(shù)語，指具有高抗張強(qiáng)度、高撓性、耐化學(xué)和熱侵蝕、電絕緣和具有可紡性的硅酸鹽類礦物產(chǎn)品。它是天然的纖維狀的硅酸鹽類礦物質(zhì)的總稱。石棉具有非常好的絕熱性、絕緣性、耐磨性、耐腐蝕性、耐火性，曾被廣泛用于紡織、建材、交通、機(jī)電、輕工等等多個(gè)領(lǐng)域的產(chǎn)品中，如防火布、制動(dòng)帶、水泥板、絕緣板、絕熱板、油氈板、剎車閘皮、墊片等等，對于提升產(chǎn)品性能起到過非常重要的作用。

石棉的分類

石棉通常分蛇紋石類石棉（溫石棉）和角閃石類石棉（青石棉、鐵石棉、直閃石石棉、透閃石石棉、陽起石石棉等）。

按礦物成分和化學(xué)組成不同分類

石棉的危害

石棉對健康的危害往往會(huì)在10-40年之后才爆發(fā)出來，德國1980-2003年期間，石棉相關(guān)職業(yè)病造成了1.2萬人死亡。法國每年因石棉致死達(dá)2000人。美國在1990-1999年期間報(bào)告了近20000個(gè)石棉沉著病例。由于造成如此廣泛的危害，許多國家選擇了全面禁止使用這種危險(xiǎn)性物質(zhì)，以美國為例，美國在1971年起就限制石棉的使用，于1992年全面禁止生產(chǎn)和使用石棉和石棉制品，而近鄰日本和韓國也分別在2008年和2009年分別全面禁止使用石棉制品。

醫(yī)學(xué)資料顯示，石棉本身并無毒害，它的最大危害來自于其在加工和使用時(shí)幾乎肉眼看不見的纖維，當(dāng)被吸入人體內(nèi)，就會(huì)附著并沉積在肺部，導(dǎo)致器官癌變，引起石棉肺、胸膜間皮瘤、卵巢癌等疾病。石棉已被國際癌癥研究中心證實(shí)為致癌物。

石棉的應(yīng)用

汽車行業(yè)中，石棉制品主要以剎車片、墊片、隔熱板等為主。在2012年，中國出口澳大利亞的幾個(gè)品牌的汽車就被發(fā)現(xiàn)汽車墊片中含有石棉，導(dǎo)致大規(guī)模的汽車召回事件。目前國內(nèi)車企對于石棉檢測的要求非常嚴(yán)格，各個(gè)車企也結(jié)合自身的要求整理出相關(guān)的檢測標(biāo)準(zhǔn)作為零部件供應(yīng)商的準(zhǔn)入條件之一。

石棉檢測方法和檢測標(biāo)準(zhǔn)

石棉檢測按照現(xiàn)有的國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)以及文獻(xiàn)方法，可分為偏光顯微鏡法(PLM)、X射線衍射法(XRD)、掃描電鏡/能譜法(SEM/EDS)、相差顯微鏡法(PCM)、紅外光譜法(IR)等，相關(guān)檢測標(biāo)準(zhǔn)主要是以ISO 22262、NIOSH 9002:1994、VDI 3866為主。

偏光顯微鏡法是目前應(yīng)用最廣泛且準(zhǔn)確度較高的一種測試技術(shù)。每種礦物質(zhì)在偏光顯微鏡下都有其特定的光學(xué)特征，如在顏色、多色性、消光類型、延性符號(hào)以及色散染色等。通過多種光學(xué)形態(tài)同時(shí)對照，大大提高了測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。表1是各類石棉的各項(xiàng)光學(xué)特征列表。

結(jié)合表1結(jié)論以溫石棉為例對偏光顯微鏡技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)說明。

取適量溫石棉樣品置于載玻片上，滴加兩滴折射率為1.550的浸油，蓋上蓋玻片輕輕按壓，排出其中的氣泡，然后置于偏光顯微鏡載物臺(tái)上觀察其各種光學(xué)狀態(tài)。其結(jié)果如下：

（1）形態(tài)及延性符號(hào)

在偏光顯微鏡正交偏光同時(shí)插入λ補(bǔ)償板的狀態(tài)下觀察溫石棉的形態(tài)及延性符號(hào)。

圖1

圖2

從圖1和圖2可知：樣品為較軟的纖維態(tài)，長徑比明顯大于3；纖維在與起偏器的偏正化方向成45°角時(shí)為藍(lán)色，與起偏器的偏正化方向成135°角時(shí)為黃色，可知該纖維的延性符號(hào)為正，符合溫石棉的形態(tài)及延性符號(hào)特征。

（2）消光類型

在偏光顯微鏡正交偏光同的狀態(tài)下觀察溫石棉的消光類型。

_圖3

圖4

從圖3和圖4可知，纖維無論是在平行還是垂直狀態(tài)下均為全消光，可知該纖維的消光類型為平行消光，符合溫石棉的消光特征。

（3）色散染色

在偏光顯微鏡中心擋板色散染色鏡頭下觀察溫石棉的色散染色。

圖5

圖6

從圖5和圖6可知，纖維在折射率為1.550的浸油中，平行時(shí)為紫色和黃色，說明其平行時(shí)的折射率大于1.550；垂直時(shí)為藍(lán)色，其垂直時(shí)的折射率小于或接近1.550，符合溫石棉的雙折率特征。

（4）其他說明

當(dāng)不知道石棉的類型，通過偏光顯微鏡法，可比較容易分辨青石棉和鐵石棉。青石棉為藍(lán)色，且其延性符號(hào)為“-”，通過這兩項(xiàng)特征可以直接判斷；鐵石棉為灰褐色，通過此項(xiàng)特征也可以大致判斷其類型，再結(jié)合其他光學(xué)特征進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。

其他4種石棉，可從折射率最小的浸油開始試驗(yàn)，通過色散染色的顏色來斷定石棉的大致折射率。如果平行和垂直時(shí)的色散染色顏色均為藍(lán)色，說明樣品的折射率小于浸油折射率，應(yīng)當(dāng)再選擇更小折射率的浸油；如果平行和垂直時(shí)的色散染色顏色均為紫色，說明樣品的折射率大于浸油折射率，應(yīng)當(dāng)再選擇更大折射率的浸油；直至樣品大致呈現(xiàn)平行為黃色，垂直為藍(lán)色時(shí)，則可以通過浸油的折射率判斷石棉的雙折率范圍。再通過與表1比對，從而判斷石棉的類型。雖然偏光顯微鏡法的準(zhǔn)確性較高，但是操作繁瑣，實(shí)驗(yàn)人員必須經(jīng)過嚴(yán)格的培訓(xùn)。

XRD法制樣簡單，測試方便，且對人員的要求低，也是目前應(yīng)用比較多的一種測試技術(shù)。其原理是根據(jù)每一種礦物晶體都有其特定的衍射參數(shù)，測試數(shù)據(jù)對照其衍射參數(shù)從而對每種礦物晶體進(jìn)行定性。但是XRD只能測試礦物的晶體參數(shù)，而不能確定礦物的實(shí)際形態(tài)。

以蛇紋石為例，通常當(dāng)蛇紋石以纖維形態(tài)存在時(shí)可以稱之為石棉，不以纖維形態(tài)存在，而是以顆粒或片狀形式存在時(shí)就不能稱之為石棉，這時(shí)就不能通過XRD圖譜來簡單判定蛇紋石是否為石棉，而需要結(jié)合其他測試方法進(jìn)行判定。

圖7

圖8

從圖7（纖維狀蛇紋石SEM圖譜）、圖8（顆粒狀蛇紋石SEM圖譜）、圖9（顆粒狀與纖維狀蛇紋石XRD譜圖）可以看出，圖7可以看到清晰的纖維狀形態(tài)；圖8可以看到清晰的顆?；蚱瑺钚螒B(tài)；從電鏡圖可以清楚看出二者形態(tài)不同。但兩種形態(tài)蛇紋石均對應(yīng)相同的XRD圖譜（見圖9），可見同一種晶體不同的存在形態(tài)有相同的衍射圖譜。此時(shí)只根據(jù)XRD圖譜不能確定是否是石棉，需要通過其他手段再進(jìn)行輔證，故X射線衍射法不能作為一種獨(dú)立的測試方法。

圖9

但是XRD法可以作為一種快速篩選的手段，即通過對樣品進(jìn)行XRD測試，如果有符合石棉衍射參數(shù)的礦物或有與石棉共生的礦物存在，則再通過偏光顯微鏡或掃描電鏡能譜進(jìn)行進(jìn)一步確定；如果不含符合石棉衍射參數(shù)的礦物或與石棉共生的礦物，則可以判定樣品中不含石棉。通過XRD法進(jìn)行快速篩選可以大大提高工作效率。