一种高效液相色谱-DAD法测定橡胶中防老剂4020的残留量的方法与流程

一种高效液相色谱
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dad法测定橡胶中防老剂4020的残留量的方法
技术领域
1.本发明属于橡胶中有害物质残留的理化检验技术领域，具体涉及一种高效液相色谱
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dad法测定橡胶中防老剂4020的残留量的方法。


背景技术：

2.橡胶防老剂4020属于对苯二胺类防老剂，是胺类防老剂中性能优良的主要品种之一，也是防老剂未来发展的代表品种之一；该防老剂不仅可以对抗臭氧、氧、热、屈挠龟裂等老化现象，还可以抑制铜、锰等有害金属，常被用于天然橡胶及各类橡胶的制备过程中，应用范围包括充气轮胎部件、实心轮胎、传送带、胶管、奶管等。橡胶防老剂4020的结构如式(ⅰ)所示：
[0003][0004]
根据toxtree的cramer决策树评估标准，防老剂4020被归类为cramer iii类，具有高毒性。因此，当该防老剂被应用在食品接触用材料及制品中时，需要严格管控以免引起严重的接触和迁移污染，从而对人体健康造成危害。当前，中国国家标准gb4806.11
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2016《食品接触用橡胶材料及制品》仅对食品接触用橡胶材料及制品的总迁移量、高锰酸钾消耗量和重金属的使用情况提出了明确的要求，而没有涉及防老剂4020的残留检测内容。因此，对防老剂4020的定量检测显得尤为重要。
[0005]
目前，针对防老剂4020的检测主要有两种方法。一种是根据中国国家标准gb/t33078
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2016/iso 10638:2010《橡胶防老剂的测定气相色谱
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dad法》，采用气相色谱
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串联质谱法进行检测；另一种是根据中国橡胶工业协会制订的《橡胶防老剂4020品牌产品质量行业自律规范》，采用气相色谱法进行检测。但上述两种方法只能进行一般的定性或简单的半定量检测，而无法进行定量检测。而且对防老剂4020进行检测时(比如橡胶奶管中的防老剂4020)，所采用的热解或溶剂抽提的前处理方法，因为需要用到专门的仪器或抽提器、热源等设备，从而存在操作复杂、耗时长、方法灵敏度和定量准确性差等问题。
[0006]
因此，亟需开发一种准确高效、方便快捷的检测方法对防老剂4020进行检测，从而为防老剂4020的安全性研究奠定基础。


技术实现要素：

[0007]
为了克服上述现有技术的不足，本发明提出了一种高效液相色谱
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dad法【高效液相色谱
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二极管阵列检测器(hplc
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dad)】测定橡胶中防老剂4020的残留量的方法，该方法简单快速、准确度和灵敏度高，可以为食品接触用材料及制品中防老剂4020的安全性评估提供检测分析方面的技术支持。
[0008]
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
[0009]
本发明提供了一种高效液相色谱
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dad法(hplc
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dad)测定橡胶中防老剂4020的残留量的方法，该方法包括以下步骤：
[0010]
s1、样品前处理：将橡胶样品剪碎，加乙腈/二氯甲烷混合有机溶剂浸泡、超声萃取，最后经水相滤膜过滤后得到上机待检测溶液；
[0011]
s2、标准工作曲线的制作：用乙腈/二氯甲烷混合有机溶剂将防老剂4020配制成不同浓度梯度的标准工作溶液，然后用高效液相色谱
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dad法进行检测，并根据检测的峰面积和浓度制作标准工作曲线，得出标准曲线方程；
[0012]
s3、外标法进行残留量的定量分析：用高效液相色谱
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dad法对步骤s1中的检测溶液进行检测，将测定的峰面积代入步骤s2的标准曲线方程中，求得橡胶样品中防老剂4020的残留量。
[0013]
优选地，所述乙腈/二氯甲烷混合有机溶剂中，乙腈与二氯甲烷的体积比为6:1。采用6:1的乙腈/二氯甲烷作为橡胶中防老剂4020的提取液，相对于单一的乙腈、二氯甲烷、甲醇等其它有机溶剂来说，不仅萃取效率高，而且峰形更好。
[0014]
优选地，步骤s1所述的浸泡为40℃浸泡过夜。
[0015]
优选地，步骤s1所述的超声萃取为在32khz的频率下超声萃取30min。
[0016]
40℃浸泡过液后，再辅以超声萃取，可以进一步提高防老剂4020的萃取效率。
[0017]
优选地，步骤s1所述过滤的孔径为0.22μm。
[0018]
优选地，步骤s1所述橡胶样品与乙腈/二氯甲烷混合有机溶剂的料液比为0.5g：10ml。
[0019]
优选地，所述高效液相色谱
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dad法的检测条件为：
[0020]
液相色谱条件：色谱柱：agilent ec
‑
c18柱(4.6
×
100mm，2.7μm)；进样量：10μl；流速：0.8ml/min；柱温：36℃；流动相a：0.1％甲酸水溶液；流动相b：乙腈；等度洗脱(υ/υ＝50％:50％，即在整个检测过程中，流动相a和流动相b的比例并不随检测时间而发生改变，一直为体积比为50：50)。
[0021]
本发明的hplc
‑
dad方法采用0.1％的甲酸水溶液为流动相，使响应信号最大化；采用等度洗脱程序，方法简单，回收率高，定量准确。
[0022]
优选地，步骤s2中，不同浓度梯度的标准工作溶液为防老剂4020含量分别为0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1、2、5、10μg/ml的系列浓度标准工作溶液。
[0023]
优选地，防老剂4020的检出限为0.005μg/ml，定量限为0.01μg/ml。
[0024]
优选地，步骤s1中，橡胶样品被剪碎至2
×
2mm大小的颗粒状。
[0025]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0026]
本发明提供了一种高效液相色谱
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dad法测定橡胶中防老剂4020的残留量的方法，通过配制不同浓度梯度的防老剂4020标准工作溶液，利用hplc
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dad法检测，外标法定量，绘制峰面积
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浓度的标准曲线，得到线性方程，并采用方便简单的浸泡
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超声萃取法对橡胶样品中的防老剂4020进行提取，最后根据hplc
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dad测定的防老剂4020的峰面积，通过上述线性方程计算得到橡胶中的防老剂4020残留量。本发明方法弥补了防老剂4020现有检测方法稀缺的现状，同时本发明方法前处理简单、检测时间短、灵敏度高，检出限和定量限大大降低；与现有的热解/溶剂抽提前处理方法以及定性、半定量检测方法相比，本发明采用浸泡
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超声萃取的前处理方法，具有简单易操作的优势；以hplc
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dad为检测手段，具有快速、准确、灵敏和重复性好的优势，并且可以实现定量检测。
附图说明
[0027]
图1为本发明方法的流程图；
[0028]
图2为防老剂4020系列浓度标准工作溶液配制流程图；
[0029]
图3为防老剂4020的hplc谱图；
[0030]
图4为橡胶中防老剂4020残留量的hplc谱图；
[0031]
图5为前处理中萃取剂种类的优化(a)和萃取温度的优化(b)。
具体实施方式
[0032]
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0033]
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为可通过常规的商业途径购买得到。
[0034]
实施例1一种高效液相色谱
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dad法测定橡胶中防老剂4020的残留量的方法
[0035]
按照图1的检测流程，该检测方法包括以下步骤：
[0036]
(1)试剂与仪器
[0037]
防老剂4020(梯希爱上海化成工业发展有限公司)；乙腈、二氯甲烷均为hplc级(上海麦克林生化科技有限公司)；蒸馏水符合gb/t6682中一级水的要求。
[0038]
美国agilent g6125b/g7117c高效液相色谱(配dad检测器)
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dad联用仪；色谱柱：agilent ec
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c18(4.6
×
100mm，2.7μm)；0.22μm针式过滤器(广州清风生化科技有限公司)；kq5200de型数控超声仪(昆山市超声仪器有限公司)；uptc超纯水机(上海力辰仪器科技有限公司)；ar224cn电子天平，感量0.0001g(常州奥豪斯仪器有限公司)。
[0039]
(2)样品前处理
[0040]
在淘宝上购买新西兰某知名品牌的橡胶奶管，由天然橡胶和丁苯橡胶为原料制备而成。将橡胶剪成2
×
2mm大小的颗粒状，并准确称取0.5g，精确至0.0001g，作为待测试样。将制备好的试样置于25ml具塞离心管中，准确加入10ml乙腈/二氯甲烷混合有机溶剂(乙腈：二氯甲烷＝6:1)，40℃下浸泡过夜，然后用数控超声仪在32khz的频率下超声萃取30min，溶液依然清澈。取1.5ml提取液，过0.22μm滤膜(针式过滤器)后得到用于高效液相色谱
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dad分析的防老剂4020检测样品。
[0041]
(3)标准工作曲线的制作
[0042]
按图2所示的流程图配制系列浓度防老剂4020标准工作溶液：
[0043]
称取10mg防老剂4020标准品精确至0.0001g，先用少量乙腈/二氯甲烷混合有机溶剂(乙腈：二氯甲烷＝6:1)充分溶解后转移到10ml容量瓶中，并定容，配制得到浓度为1000μg/ml的标准储备液；移取250μl标准储备液于25ml容量瓶中，用乙腈/二氯甲烷混合有机溶剂(乙腈：二氯甲烷＝6:1)定容，得到10μg/ml的标准工作溶液；分别移取2.5、2、5ml 10μg/ml的标准工作溶液于25、10、10ml容量瓶中，用乙腈/二氯甲烷混合有机溶剂(乙腈：二氯甲
烷＝6:1)定容，分别得到1、2、5μg/ml的标准工作溶液；用同样的方法制备0.1、0.2、0.5μg/ml的标准工作溶液和0.01、0.02、0.05μg/ml的标准工作溶液，得到防老剂4020含量分别为0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1、2、5、10μg/ml的系列浓度标准工作溶液。然后进行hplc
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dad检测【检测条件见下面的步骤(4)】，并以峰面积(y)和对应的浓度(x)进行线性回归，制作标准曲线，得到线性方程，如表1所示，相关系数大于0.9999。
[0044]
(4)高效液相色谱
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二极管阵列(hplc
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dad)检测器的检测条件
[0045]
液相色谱条件：色谱柱：agilent ec
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c18柱(4.6*100mm，2.7μm)；进样量：10μl；流速：0.8ml/min；柱温：36℃；流动相a：0.1％甲酸水溶液，流动相b：乙腈；等度洗脱【流动相a(υ)/流动相b(υ)＝50％:50％】。按此检测条件对防老剂4020标准品进行分析，证明检测方法的合理性，如图3所示。
[0046]
(5)采用外标法对防老剂4020的残留量进行定量分析
[0047]
按照步骤(4)的检测条件对步骤(2)的防老剂4020检测样品进行高效液相色谱
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dad分析。检测结果如图4所示，将得到的峰面积，代入标准曲线方程(即线性方程)中，求得橡胶样品中防老剂4020的残留量为：824μg/g。
[0048]
实施例2一种高效液相色谱
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dad法测定橡胶中防老剂4020的残留量的方法
[0049]
在淘宝上选择另一个品牌的天然橡胶/丁苯橡胶混用胶，按照实施例1所述的样品前处理和测定方法，测得样品中防老剂4020的残留量为：932μg/g。
[0050]
实施例3方法检出限和定量限
[0051]
以乙腈/二氯甲烷混合有机溶剂(乙腈：二氯甲烷＝6:1)为溶剂，配制标准工作曲线，分别用3倍和10倍的信噪比表示检出限和定量限，具体制备和检测过程如实施例1所示，结果见表1。
[0052]
由表1可见，采用本发明的检测方法对橡胶奶管中的防老剂4020进行检测，其检出限为0.005μg/ml，定量限为0.01μg/ml。
[0053]
表1方法标准曲线方程、相关系数、检出限和定量限
[0054][0055]
实施例4方法加标回收率
[0056]
采用空白溶液加标(防老剂4020)，分别选择低、中、高三个水平的加标溶液浓度(1.00μg/ml，2.00μg/ml，5.00μg/ml)，每个浓度配制3个平行。按照实施例1的方法进行样品前处理和样品检测，实验结果如表2。
[0057]
从表2可知，采用本发明的检测方法对橡胶奶管中的防老剂4020进行检测，样品的平均回收率在90％
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115％之间，平均相对标准偏差(rsd)在0.11％
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8.1％之间，说明本发明方法的回收率高，重复性好。
[0058]
表2方法加标回收率
[0059][0060][0061]
实施例5前处理的优化
[0062]
(1)萃取剂种类的优化：分别以乙酸乙酯、甲醇、乙腈、乙腈/二氯甲烷混合有机溶剂(体积比6：1)等萃取剂对橡胶奶管进行前处理，然后采用实施例1的检测方法检测防老剂4020的浓度。
[0063]
如图5a所示，表明以乙腈/二氯甲烷混合有机溶剂(体积比6：1)为萃取剂对橡胶奶管进行前处理，本发明的检测方法的萃取效率更高。
[0064]
(2)萃取温度的优化：以乙腈/二氯甲烷混合有机溶剂(体积比6：1)为萃取剂分别在室温和40℃下对橡胶奶管进行前处理，然后采用实施例1的检测方法检测防老剂4020的浓度。
[0065]
如图5b所示，表明当以乙腈/二氯甲烷混合有机溶剂(体积比6：1)为萃取剂，萃取温度为40℃时，本发明的检测方法的萃取效率更高。
[0066]
以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。