佩戴时长对金属镜架镍释放量的影响研究

那勃 缪晖 黄嘉 吴轶欧 崔建军 李鹏 曹维宇

天津市产品质量监督检测技术研究院

佩戴时长对金属镜架镍释放量的影响研究

那勃 缪晖 黄嘉 吴轶欧 崔建军 李鹏 曹维宇

天津市产品质量监督检测技术研究院

眼镜已经成为中国人日常生活中必备的消费品。金属镜架因其独特的光泽、弹性及质感而深受广大消费者欢迎。然而，金属镜架常常含有镍，镍是一种对人体有害的元素。采用磨损实验的方法对金属镜架的镜腿部分进行镍释放量测试。结果表明，随着佩戴时间的增加，镍释放量呈现先升高后降低的趋势。镍释放量的变化趋势与表面镀层的磨损情况相关，应引起厂家和消费者的足够重视。

镍释放量 金属镜架 佩戴时长

我国存在着庞大的近视人群，根据最新的近视患病率报告，我国6岁儿童的近视率为12.2%，到了17岁，近视率高达84.6%[1]。眼镜因为具有一定的视力矫正和保护作用，已经成为中国人日常生活中必备的消费品。此外，也有部分消费者因为美观或遮挡阳光而选择佩戴眼镜。我国大约有8亿眼镜消费者，是世界上最大的眼镜生产、出口和消费国[2]。眼镜根据其镜架材料分类主要分为金属镜架和非金属镜架两种类别，其中，金属镜架因其独特的光泽、弹性及质感而深受广大消费者欢迎。不过，金属眼镜架中往往含有镍元素，含镍镜架长期与人体接触会释放出镍离子，镍离子被皮肤吸收后可引起皮肤过敏，产生红肿、溃烂等现象。若皮肤进一步暴露于可溶性镍盐中，会产生过敏性接触皮炎，接触镍后会导致皮肤过敏[3-5]。

我国现行的眼镜架检测标准中[6-7]，并没有规定镍释放量的测试方法。与之相反，首饰行业已经颁布了两种测试镍释放量的标准[8-9]。此前，已有学者成功报道了饰品、仿真饰品及服装配饰的镍释放量测试[10-14]。首饰饰品与眼镜架存在类似之处，均与皮肤长时间接触，且会与人体汗液有直接接触。因此，金属眼镜架在测试镍释放量这一项目上，可以参考饰品镍释放量标准的实验方法。此前，天津市消费者协会发布发布太阳镜比较试验报告。报告显示，13组样品镍释放量试验数值较高[15]。而研究佩戴时长与镍释放量的关系，对于改进镜架工艺，推进眼镜行业健康发展有着重要意义。

一、实验部分

（一）仪器与试剂

恒温鼓风干燥箱，天津市华北试验仪器有限公司，101-1BN；等离子体发射光谱仪，美国瓦里安公司，715-ES；磨损实验仪（符合GB/T28485-2012要求）；能量色散X荧光光谱仪，美国杰维JVAR公司，EX-3600；超纯水制备系统，默克化工技术（上海）有限公司，明澈-D 24UV；金属眼镜架（实验前已用X射线荧光光谱仪测试其表层含镍）；石蜡（电镀行业用）；镍释放量参考试片（其镍释放量符合GB/T19719-2005中规定）；人工汗液（按照GB/T19719-2005中说明进行配制）；镍元素标准溶液，编号GSB 04-1740-2004，1000 μg/mL，实验前预先稀释成浓度为1、2、3、5、10 μg/mL的标准溶液系列；乳酸（分析纯）；氯化钠（分析纯）。

（二）实验

1.腐蚀实验

由于金属镜架与人体接触部分为镜腿，故选取镜腿作为实验原料。

按照GB/T28485-2012要求，用乳酸和氯化钠配制腐蚀溶液。将镜腿悬挂于预先加入腐蚀溶液的带盖玻璃管中，加盖密封，放入50℃烘箱中加热2h。取出样品，用去离子水小心清洗，干燥1h。然后立即进行磨损实验。

2.磨损实验

按照GB/T28485-2012要求配好磨损介质，并将样品固定在磨损实验仪滚筒内。为了模拟不同佩戴时长及年份，实验用时根据标准所规定滚筒旋转时间进行了修改[16]，滚筒旋转时长及模拟佩戴时长如表1所示。

表1 滚筒旋转时间及模拟佩戴时长Tab.1 Rolling time of the roller and simulated time of wear

二、结果与讨论

（一）镍释放量测试及结果

将磨损后的样品按照GB/T19719-2005规定方法处理，将磨损后的镜腿截成一定长度，断口用石蜡密封。放入带盖小瓶内，小瓶中加入恰好足以浸没镜架的人工汗液。放入30℃烘箱中反应一周，同时做参考试片和空白实验。

一周后，将镜腿取出，用去离子水小心冲洗，冲洗液合并入溶液中，定容。用ICP光谱仪测试其镍含量，测试结果按照GB/T19719-2005中公式计算镍释放量，结算结果如表2所示。

表2 不同模拟佩戴时长及镍释放量Tab.1 Simulated time of wear and nickel release

（二）结果讨论

从表2数据可以看出，随着磨损时间及模拟佩戴时间的增加，样品镍释放量呈现出先升高后降低的趋势。实验的开始阶段，随着磨损时间的增加，镜腿表面镀层被不断打磨，形成许多肉眼可见的微小细纹。这些细纹的增加实际上增加了样品与人工汗液接触的表面积。在单位时间内，同样的含镍镜架与人工汗液接触的表面积越大，其溶解出的镍离子越多，造成镍释放量逐渐增加。而随着磨损的进一步进行，当磨损时间达到12.5小时，镍释放量数值达到最大，之后呈现非常明显的减小趋势。镍释放量的减小是由于在较长的磨损时间下，样品表面的镀层几乎被磨光，而镜腿基体材料通过X射线荧光光谱仪测试主成分为铜，未检出镍元素，证明其镍释放量主要由于镀层材料导致。因此，当佩戴时间较长的情况下，随着镜架表层含镍部分的磨损，镍释放量呈现减小趋势。当继续磨损时，在模拟佩戴的第7和第8年，镍释放量只呈现出很小的变化趋势，基本上反映了基体材料的镍释放量。

三、结论

用磨损实验仪对金属镜腿进行了磨损实验，分析磨损时间与镍释放量之间的关系。结果表明，随着磨损时间的增加，镜腿的镍释放量呈现出先升高后降低的趋势，这是由于镜腿表面镀层的磨损情况导致的。镍释放量的变化趋势与表面镀层的磨损情况相关，应引起厂家和消费者的足够重视。镍释放量超过国家标准规定可能会对消费者身体产生不利影响，因此眼镜厂商应积极改善生产工艺，尽量减少镍及镍镀层的应用，以便进一步提升产品质量，提高产品竞争力。

[1]王心蕾. 中国儿童近视的科学预防和控制[J]. 医院与科学，2017(1):146-148.

[2]吕翔，周素珍，严吉. 金属眼镜架中镍释放量检测及对人体危害性评估[J]. 中国眼镜科技杂志，2015(1):146-148.

[3]吴轶欧，窦富起，那勃，等. 金属眼镜架镍析出量检测技术研究[J].天津科技，2015（4）:22-23.

[4]杨鹔，王浩杰，张帆，等. K金首饰中镍含量与镍释放量关系研究[J].贵金属，2016,37(S1):139-142.

[5]丁晓，方邢有，郑朝辉，等. 火焰原子吸收光谱法测定金属纽扣中的镍释放量[J]. 分析试验室，2010(S1):422-423.

[6]GB/T14214-2003 眼镜架 通用要求和试验方法

[7]林远洪.关于眼镜架镍释放量现状和检测方法的研究[J]. 中国标准化，2017,(10):31-32.

[8]GB/T19719-2005 首饰 镍释放量的测定 光谱法

[9]GB/T28485-2012 镀层饰品 镍释放量的测定 磨损和腐蚀模拟法

[10]卫碧文，杨荣静，吴宾芬，等. 饰品中镍释放量的安全评估方法[J].中国科技成果，2016 , 17 (2) :9-11.

[11]许菲菲，赵梅荣，柴明青. 仿真饰品中镍释放量测定能力验证的组织与实施[J]. 化学分析计量, 2014 (1) :89-91.

[12]许菲菲，姜士磊，柴明青. 镍释放量标准物质的研制[J]. 化学分析计量, 2016 , 25 (3) :8-11.

[13]钱丹，庄佳丽，包冬女. 镀镍金属钮扣中镍释放量的评价[J]. 纺织检测与标准, 2015 (3) :8-12.

[14]许菲菲，朱隽，赵梅荣. 电感耦合等离子体发射光谱法测定仿真首饰中镍释放量[J]. 化学分析计量, 2012 , 21 (5) :37-39.

[15]市消协.天津市消费者协会太阳镜比较试验报告[J].天津市场和质量监督管理，2017,(1&2):83-92.

[16]孟建华，马国富，曹维宇，等.模拟首饰佩戴中有害元素释放量的研究[J].化学分析计量，2012,21(3):31-34.

那勃（1987-），男，满族，博士学历，工程师。

天津市市场和质量监督管理委员会科技计划项目（2016-W15）。