一、介绍
成分分析是利用物理或化学的方法，对物质（包括原材料、中间体、成品、混合物等）的化学组成进行定性（确定含有哪些组分）和定量（确定各组分含量）测定的过程。它是认识物质、评价材料、控制产品质量、进行科学研究和技术开发的基础。
成分分析可以涵盖不同层级：从宏观的物相组成，到微观的元素组成、分子结构，再到痕量的杂质或添加剂。准确的成分信息是理解材料性能、追溯问题根源、满足法规要求以及进行创新的基石。无论是简单的纯物质鉴定，还是复杂混合物的剖析，成分分析都扮演着核心角色。
二、作用
成分分析在工业生产、科学研究和日常生活中发挥着多方面的关键作用：
- 质量控制： 确保原材料符合采购标准，监控生产过程中的物料变化，验证最终产品达到规格要求。
- 配方分析/还原： 解析目标产品的组分和含量，为仿制、改进或开发新配方提供依据，了解竞争对手产品。
- 法规符合性评估： 检测产品中是否含有禁用或限用物质（如RoHS指令中的有害元素、REACH法规关注物质、食品接触材料迁移物等），确保产品符合市场准入要求。
- 失效分析： 通过分析失效样品与正常样品的成分差异，或检测异常部位的污染物、腐蚀产物、材料劣化产物等，帮助确定失效原因。
- 研发支持： 表征新合成物质的化学结构，确认反应产物，研究材料成分与性能的关系，优化材料配比。
- 纯度测定： 评估化学试剂、原料药、高纯材料等的纯度，鉴定杂质种类和含量。
三、应用领域
成分分析的需求遍及众多行业领域：
- 化工与材料： 各类化学品、聚合物、橡胶、塑料、涂料、胶粘剂、金属合金、陶瓷、复合材料等的成分鉴定与含量测定。
- 电子电器： 电子元器件材料分析、焊料成分、PCB/PCBA材料与污染物分析、RoHS/REACH等有害物质检测。
- 汽车工业： 金属材料牌号鉴定、塑料/橡胶部件材质分析、车内空气挥发性有机物(VOC)检测、油品分析、涂层分析。
- 新能源： 锂电池正负极材料、电解液、隔膜成分分析；太阳能电池材料成分与纯度分析。
- 医疗器械与制药： 医疗器械原材料鉴定、植入物材料分析、药品主成分及杂质分析、包装材料安全性评估（如迁移物分析）。
- 航空航天： 高性能合金成分验证、复合材料树脂体系分析、特种涂层成分分析。
- 消费品： 玩具、纺织品、日化产品等的材料成分、有害物质含量、添加剂分析。
- 环境监测： 水质、土壤、空气中污染物的定性定量分析。
四、服务项目
根据样品类型和分析目的，成分分析可提供以下具体服务：
| 产品类别 | 分析目的 | 服务项目 (常用技术) |
|---|---|---|
| 高分子材料成分分析 | ||
| – 塑料、橡胶、纤维、涂料、胶粘剂等 | 材质鉴定、主成分定性 | FTIR、拉曼光谱(Raman)、热分析(DSC, TGA)、裂解气相色谱质谱(Py-GCMS) |
| 填料、助剂（增塑剂、抗氧剂、稳定剂等）分析 | TGA、SEM-EDS、GC-MS、LC-MS、XRF、ICP-OES/MS | |
| 有害物质检测（如RoHS、邻苯二甲酸酯、卤素等） | GC-MS、ICP-OES/MS、XRF、离子色谱(IC) | |
| 未知物、污染物、析出物、喷霜鉴定 | FTIR、SEM-EDS、GC-MS、LC-MS | |
| 聚合单体残留、分子量分布分析 | GC、GPC/SEC | |
| 金属材料成分分析 | ||
| – 钢材、铝合金、铜合金、不锈钢、焊料等 | 牌号鉴定、主成分/合金元素定量 | 直读光谱(OES)、ICP-OES/MS、XRF、AAS、化学滴定法、碳硫分析仪 |
| 杂质元素、微量/痕量元素分析 | ICP-MS、OES、GDMS | |
| 镀层/涂层成分与厚度分析 | XRF、SEM-EDS、辉光放电光谱(GDOES) | |
| 金属材料中有害物质检测（如RoHS：Pb, Cd, Hg, Cr(VI)） | ICP-OES/MS、AAS、XRF、UV-Vis (Cr(VI)) | |
| 气体含量分析（如O, N, H） | 气体分析仪 | |
| 精细化工品成分分析 | ||
| – 助剂、中间体、原料药、表面活性剂、香精香料等 | 主成分含量测定、纯度分析 | HPLC、GC、滴定法、UV-Vis、NMR、元素分析（C, H, N, S, O） |
| 杂质定性定量、有关物质分析 | LC-MS、GC-MS、HPLC、GC | |
| 未知物剖析、配方分析 | FTIR、GC-MS、LC-MS、NMR、元素分析 | |
| 溶剂残留分析 | 顶空-气相色谱(HS-GC) | |
| 水分含量测定 | 卡尔·费休滴定法(Karl Fischer)、TGA |
五、常用分析方法
实现成分分析需要依赖多种仪器分析技术，常根据样品形态、待测组分性质和浓度范围选择合适的方法或组合：
| 分析方法 | 应用范围 |
|---|---|
| 电感耦合等离子体光谱(ICP-OES/MS) | 液体或消解后固体样品中绝大多数元素的精确定量分析（主量、微量、痕量）。 |
| X射线荧光光谱 (XRF) | 固体、粉末、液体样品无损或微损的快速元素分析，尤其适用于主量、次量元素。 |
| 原子吸收光谱 (AAS) | 特定元素的定量分析，灵敏度高，尤其适用于某些金属元素的痕量分析。 |
| 傅里叶变换红外光谱 (FTIR) | 有机物官能团鉴定，有机混合物、聚合物定性分析，部分无机物鉴定。 |
| 气相色谱/质谱 (GC/GC-MS) | 可挥发、半挥发性有机混合物的分离、定性鉴定和定量分析。 |
| 液相色谱/质谱 (LC/LC-MS) | 难挥发、热不稳定性有机物、离子化合物、大分子物质的分离、定性鉴定和定量分析。 |
| 离子色谱 (IC) | 水溶液中常见阴、阳离子的分离和定量分析。 |
| X射线衍射 (XRD) | 晶态物质的物相定性与定量分析，确定晶体结构。 |
| 热重分析 (TGA) | 通过测量质量随温度的变化分析样品组成（如水分、挥发分、填料含量、热稳定性）。 |
| 扫描电镜-能谱仪 (SEM-EDS) | 微区形貌观察的同时进行点、线、面扫描的元素半定量或标准定量分析。 |
| 核磁共振波谱 (NMR) | 有机分子结构精确解析，复杂混合物定性定量分析（主要用于研发）。 |
| 滴定法 (Titration) | 经典的化学定量分析方法，用于测定酸碱、氧化还原、络合等反应体系中特定组分的含量。 |
成分分析案例
♦ 主成分定性分析红外光谱谱图
♦全成分对比分析
♦金属牌号鉴定
利用感应耦合等离子体对样品的关键元素进行定量测定
