文/薛建平
偶氮二甲酰胺是一種發(fā)氣量大、性能優(yōu)越的高效型發(fā)泡劑,被廣泛用于鞋底、人造革、隔音材料等產(chǎn)品中[1]。在人造革生產(chǎn)過程中,使用偶氮二甲酰胺作為發(fā)泡劑,生產(chǎn)出來的人造革產(chǎn)品強(qiáng)度高、柔韌性好。但近年來的研究表明,偶氮二甲酰胺在濕潤的條件下會轉(zhuǎn)變成聯(lián)二脲,聯(lián)二脲在一定條件下又會降解生成氨基脲,氨基脲對人體中的多個組織器官均具有毒性,還具有致突變和致癌作用[2-3]。因此,歐洲化學(xué)品管理局頒布的REACH法規(guī)將偶氮二甲酰胺列入第八批SVHC(高度關(guān)注物質(zhì)),明確限制偶氮二甲酰胺作為發(fā)泡劑在各類合成材料中使用。但目前為止尚無相關(guān)的檢測方法,因此,建立人造革中偶氮二甲酰胺的檢測方法十分必要。本文研究使用超聲波技術(shù)萃取人造革樣品中的偶氮二甲酰胺,采用高效液相色譜進(jìn)行定性定量分析。
標(biāo)準(zhǔn)品:偶氮二甲酰胺,純度為97%。
有機(jī)溶劑:二甲基亞砜、N,N-二甲基甲酰胺、丙酮,均為色譜純。
標(biāo)準(zhǔn)儲備液和標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的配制:準(zhǔn)確稱取適量的偶氮二甲酰胺標(biāo)準(zhǔn)品,用N,N-二甲基甲酰胺配制濃度為1000mg/L的標(biāo)準(zhǔn)儲備液;標(biāo)準(zhǔn)儲備液用N,N-二甲基甲酰胺逐級稀釋成20mg/L、10mg/L、5mg/L、1mg/L、0.5mg/L系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。
Agilent 1200高效液相色譜-DAD檢測器,美國安捷倫科技公司;KQ-500E型超聲波發(fā)生器,昆山市超聲儀器有限公司;BUCHI R-300真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀,瑞士步琦有限公司;0.22 μm聚四氟乙烯有機(jī)系濾膜,上海興業(yè)凈化材料廠。
2.3.1 試樣處理
取人造革試樣,剪碎至約5mm×5mm的小片,混合均勻。從混合樣中稱取0.5g(精確至0.01g),置于具密封塞的管狀提取器中,加入20mL丙酮,超聲萃取20min,過濾;樣品殘渣再用10mL丙酮超聲萃取5min,過濾,合并兩次濾液至梨形瓶中,用真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀將濾液濃縮至近干。準(zhǔn)確移取2mL的N,N-二甲基甲酰胺充分溶解梨形瓶中的殘余物,溶解液經(jīng)有機(jī)濾膜過濾后,進(jìn)高效液相色譜儀分析。
2.3.2 儀器分析
ZORBAX SB-Aq色譜柱,4.6mm×250mm,粒徑5μm;流動相為100%超純水;流速為0.8mL/min;柱溫30℃;進(jìn)樣體積10 μL; DAD檢測器波長為275 nm。
偶氮二甲酰胺的極性很強(qiáng),不易溶解于水、醇等大多數(shù)溶劑中,在丙酮中有一定的溶解度,在N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亞砜中溶解度較高。但在試驗過程中發(fā)現(xiàn)二甲基亞砜和N,N-二甲基甲酰胺均會溶解人造革中PVC和PU成分,造成萃取液渾濁黏稠,使用離心和固相萃取柱凈化等手段均無法使萃取液凈化澄清。另外,該兩種溶劑難以揮發(fā),目標(biāo)物萃取后無法通過旋轉(zhuǎn)濃縮。因此,試驗采用丙酮作為偶氮二甲酰胺的超聲萃取溶劑。采用丙酮進(jìn)行萃取,人造革中偶氮二甲酰胺的萃取回收率達(dá)95%以上。
本試驗基于2.3.1節(jié)的試驗條件,考察了不同的超聲萃取次數(shù)對偶氮二甲酰胺的萃取效果。試驗將第一次的萃取時間定為20 min,之后的每次萃取時間均定為5 min,以提高整體的萃取效率。結(jié)果表明,萃取次數(shù)為1~2次時,隨著萃取次數(shù)的增加,偶氮二甲酰胺的回收率均明顯提高,萃取2~4次時,回收率都可達(dá)95%以上且保持穩(wěn)定。因此,試驗將超聲萃取的次數(shù)定為2次。
偶氮二甲酰胺是一種強(qiáng)極性的化合物,因此可選擇極性的色譜柱對其進(jìn)行分離。目前偶氮二甲酰胺高效液相檢測方法中所用到的色譜柱主要有氨基色譜柱、氰基色譜柱、Aq色譜柱等極性柱。本試驗比較了ZORBAX NH2色譜柱(4.6 mm×250 mm,5 μm),ZORBAX SB-CN色譜柱(4.6 mm×250 mm,5 μm)和ZORBAX SB-Aq色譜柱(4.6 mm×250 mm,5 μm)對偶氮二甲酰胺的分離效果。結(jié)果發(fā)現(xiàn),使用ZORBAX NH2色譜柱,目標(biāo)物的峰寬大且有開叉現(xiàn)象;使用ZORBAX SB-CN色譜柱,目標(biāo)物峰形尖銳,但峰后出現(xiàn)較高的倒峰,導(dǎo)致目標(biāo)峰變形;使用ZORBAX SB-Aq色譜柱,目標(biāo)物峰形尖銳對稱,雖峰后也出現(xiàn)倒峰,但離目標(biāo)峰較遠(yuǎn),完全不影響目標(biāo)物的定性定量。因此,試驗選擇Aq色譜柱作為目標(biāo)物質(zhì)的分離柱,色譜圖見圖1。
分別對目標(biāo)物偶氮二甲酰胺和定容溶劑N,N-二甲基甲酰胺進(jìn)行DAD光譜掃描,光譜圖如圖2和圖3所示。從圖中可以看出:偶氮二甲酰胺在245 nm波長處吸收最強(qiáng),但此處的波長下,N,N-二甲基甲酰胺也有很強(qiáng)的吸收。進(jìn)樣液中作為溶劑的N,N-二甲基甲酰胺的濃度很高,并在偶氮二甲酰胺后面出峰。因此,為了避開N,N-二甲基甲酰胺的干擾,試驗選擇275 nm作為偶氮二甲酰胺的檢測波長。在275 nm波長下,偶氮二甲酰胺不僅響應(yīng)高,而且大大減小溶劑的干擾。
取2.1節(jié)中配制的系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液注入高效液相色譜儀中進(jìn)行分析測定,繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線,在0.5mg/L ~20mg/L的濃度范圍內(nèi),線性回歸方程為y=32.3x-6.6,相關(guān)系數(shù)R2為0.9997??梢姡嫉柞0吩诒驹囼灥臐舛确秶鷥?nèi)線性關(guān)系良好。按3倍和10倍的信噪比分別確定方法的檢出限和定量限,方法的檢出限和定量限分別為0.7mg/kg和2.0mg/kg。
以空白PU材質(zhì)的人造革為基質(zhì),分別添加2 mg/kg、10 mg/kg和80 mg/kg 3個水平的目標(biāo)物,每個水平各進(jìn)行7次試驗,得到的回收率和精密度結(jié)果見表1。結(jié)果顯示,平均回收率為98.4%~102.1%,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于5%,可見方法的準(zhǔn)確度和精度均達(dá)到較高的要求,滿足日常檢測的要求。
表1 回收率和精密度試驗結(jié)果(n=7)
本文通過對萃取方法和色譜條件的優(yōu)化,建立了高效液相色譜測定人造革中的偶氮二甲酰胺的分析方法。經(jīng)試驗的分析驗證,偶氮二甲酰胺在本試驗的濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系良好,檢出限低,方法具有較高的回收率和精密度,可有效滿足檢驗機(jī)構(gòu)對人造革中偶氮二甲酰胺的日常檢測。