三聚氰胺氰尿酸鹽中游離三聚氰胺的檢測

魏峰狄蕊

（1.衡水出入境檢驗(yàn)檢局 河北衡水 053000；2.國家級(jí)裘皮檢測重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；3.黃山學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院）

三聚氰胺氰尿酸鹽中游離三聚氰胺的檢測

魏峰1，2狄蕊3

（1.衡水出入境檢驗(yàn)檢局 河北衡水 053000；2.國家級(jí)裘皮檢測重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；3.黃山學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院）

建立了能測定三聚氰胺氰尿酸鹽中游離三聚氰胺的高效液相色譜方法。通過對(duì)色譜條件，提取方式等實(shí)驗(yàn)條件的考察，對(duì)檢測方法進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)果表明：采用超聲波提取，硅藻土凈化，以庚烷磺酸鈉緩沖液-甲醇為流動(dòng)相，可實(shí)現(xiàn)對(duì)三聚氰胺的檢測。該方法測定三聚氰胺氰尿酸鹽中的游離三聚氰胺具有靈敏、準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，有廣泛的應(yīng)用前景。

高效液相色譜法；三聚氰胺氰尿酸鹽；游離三聚氰胺

1 前言

由于三聚氰胺氰尿酸鹽（MCA）可在材料表面形成致密的保護(hù)層，使尼龍和皮毛制品達(dá)到UL94 V-0阻燃等級(jí)［1，2］，因此，其主要作為阻燃劑［3］，用于動(dòng)物毛皮制品和尼龍等纖維制品的阻燃［4，5］。

MCA的生產(chǎn)以三聚氰胺和氰尿酸作原料［6］，未反應(yīng)的游離三聚氰胺和其他雜質(zhì)會(huì)影響MCA的純度，使阻燃性能變差，因此游離三聚氰胺是MCA產(chǎn)品中的重要雜質(zhì)指標(biāo)［7］。目前針對(duì)MCA產(chǎn)品中游離三聚氰胺檢測方法的文獻(xiàn)很少，伍云虎［8］利用MCA和可溶性雜質(zhì)溶解度差異，用重量法測定MCA的純度，但該方法僅能測量可溶性雜質(zhì)總量；何莉莉等［9］使用納米金進(jìn)行表面增強(qiáng)拉曼光譜法對(duì)三聚氰胺、氰尿酸以及MCA的含量進(jìn)行了定量檢測，該方法采用676 cm-1處的拉曼光譜峰對(duì)三聚氰胺進(jìn)行定量分析，檢出限為33 mg/kg，檢測準(zhǔn)確、快速，但檢測設(shè)備和所用試劑都較昂貴、檢測成本高，不適于企業(yè)使用。因此，本項(xiàng)目通過高效液相色譜對(duì)MCA中三聚氰胺的檢測方法進(jìn)行了研究。

2 材料與方法

2.1材料

2.1.1樣品

工業(yè)級(jí)三聚氰胺氰尿酸鹽樣品購自辛集市理聯(lián)化工廠、成都玉龍化工有限公司、濮陽市誠科化工科技有限公司。

2.1.2試劑

三聚氰胺：含量99.0%以上，Sigma公司；甲醇：色譜純，德國MERCK公司；己烷磺酸鈉、庚烷磺酸鈉、氫氧化鈉、甲酸銨、檸檬酸、硅藻土（粒徑小于100目）：國產(chǎn)分析純。

2.1.3儀器

高效液相色譜儀：Agilent1200型配有DAD紫外檢測器，美國安捷倫公司；分析天平：AYU220，日本島津公司；精密酸度計(jì)：PHS-3C，上海精密科學(xué)儀器公司；超聲波清洗器：KH-500B，昆山禾創(chuàng)超聲波儀器有限公司；雙功能水浴恒溫振蕩器：KW1000DC，江蘇金壇億通電子有限公司。

2.2方法

2.2.1樣品處理

準(zhǔn)確稱取1.00 g（精確至0.01 g）樣品于50 mL容量瓶中，用水溶解并定容至刻度，配制成為20.0 g/L的樣品溶液；然后放入超聲波清洗器中超聲60 min，此過程中需經(jīng)常取出容量瓶搖晃使樣品均勻分布；冷卻后，將樣品溶液倒入裝有3 g硅藻土的層析柱（層析柱的制作：向內(nèi)徑15 mm的層析柱中，加入3 g硅藻土，敦實(shí)，用蒸餾水浸濕，備用），抽濾，用燒杯收集濾液，用40 mL去離子水分3次沖洗層析柱，合并濾液于100 mL容量瓶中，定容至刻度，將溶液用0.22 μm的濾膜過濾。

2.2.2流動(dòng)相緩沖液配制

稱取1.00 g（精確至0.1 g）庚烷磺酸鈉和1.00 g（精確至0.1 g）檸檬酸于500 mL燒杯中，用400 mL超純水溶解，用8 g/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至3.1，移入1 000 mL容量瓶中定容至刻度，過濾，備用。

2.2.3色譜條件

色譜柱：ZORBAX RX-C18，4.6×250 mm 5 μm；柱溫：25℃；流動(dòng)相：65%流動(dòng)相緩沖液，35%甲醇；流速：1.0 mL/min；檢測波長：240 nm；進(jìn)樣量：20 μL。

3 結(jié)果與討論

3.1樣品處理?xiàng)l件的考察

3.1.1提取溶劑的選擇

蒸餾水、乙醇和乙腈為三聚氰胺分析方法的常用提取溶劑。三聚氰胺在水中的溶解度為3.3 g/L，在乙醇中的溶解度約為1g/L，在乙腈中的溶解度為6-9g/L［10］。MCA中三聚氰胺的含量一般為0.1-10 g/kg［7］，如選用50倍的提取液，則提取液中三聚氰胺的濃度為2-200 mg/L，上述三種溶劑的溶解度均可滿足需求。

由于沒有市售的MCA標(biāo)準(zhǔn)品，因此本實(shí)驗(yàn)所用標(biāo)準(zhǔn)樣品為自制。將市售MCA產(chǎn)品破碎至160目以下，稱取20 g，用200 mL乙醚超聲洗滌2次（以去除非極性有機(jī)物雜質(zhì)），再用200 mL乙腈超聲洗滌3次（以去除極性有機(jī)物雜質(zhì)），110℃烘干，經(jīng)色譜檢測無三聚氰胺及其他色譜峰，則制成MCA標(biāo)準(zhǔn)品。

將三聚氰胺標(biāo)準(zhǔn)溶液加入MCA標(biāo)準(zhǔn)品制成含量為2 g/kg的MCA樣品，以超聲波萃取方法，采用不同比例的3種溶劑對(duì)該樣品進(jìn)行提取實(shí)驗(yàn)，提取效果見表1。

表1　不同溶劑中三聚氰胺的回收率（n=3）

從表中可以看出乙醇的提取回收率較低，而乙腈和水在不同溶劑比的條件下回收率均在96%以上，考慮到乙腈有一定的毒性，因此本實(shí)驗(yàn)選用蒸餾水作為提取溶劑。

3.1.2提取方式和時(shí)間的選擇

超聲波提取和振蕩提取為常用的固-液提取方式，本實(shí)驗(yàn)在常溫下以蒸餾水為溶劑，對(duì)提取方式和提取時(shí)間進(jìn)行了比較，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2　不同提取方法下三聚氰胺的回收率（%）

結(jié)果顯示，在30 min內(nèi)往復(fù)振蕩和回旋振蕩的提取回收率要小于超聲波提取；在120 min時(shí)三者的提取效率基本一致；在較短時(shí)間內(nèi)，超聲波的提取效率要高于振蕩方式，在60 min以后提取回收率基本穩(wěn)定。因此本實(shí)驗(yàn)選用超聲波萃取方式，時(shí)間為60 min。

3.1.3凈化方式的選擇

三聚氰胺氰尿酸鹽在水溶液中有一定的溶解性，在色譜分離過程中會(huì)產(chǎn)生干擾，因此需要將樣品溶液進(jìn)行凈化處理。本實(shí)驗(yàn)選用了硅藻土、C18鍵和硅膠粉、聚丙烯酰胺等常用凈化劑對(duì)樣品溶液進(jìn)行處理，結(jié)果顯示，除硅藻土之外，其他兩種試劑均會(huì)顯著影響三聚氰胺，使三聚氰胺的回收率降低；而硅藻土可以吸附三聚氰胺氰尿酸鹽，并對(duì)三聚氰胺的回收率沒有影響，因此本實(shí)驗(yàn)選擇硅藻土作為凈化劑。對(duì)硅藻土的劑量進(jìn)行考察，發(fā)現(xiàn)硅藻土用量在2-6 g均可實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品的凈化，且不會(huì)影響三聚氰胺的回收率，因此本實(shí)驗(yàn)選擇采用3 g硅藻土過濾樣品溶液。

3.2流動(dòng)相的選擇

3.2.1離子對(duì)試劑的選擇

三聚氰胺在酸性溶液中帶正電荷，色譜法分析時(shí)，可用陰離子表面用活性劑作為離子對(duì)試劑，離子對(duì)試劑的陰離子基團(tuán)可與三聚氰胺以靜電力相互作用，而其疏水基團(tuán)被吸附在固定相上［11］，從而增加組分的保留時(shí)間。離子對(duì)試劑的濃度與組分陰離子的結(jié)合能力都會(huì)對(duì)分離的效果產(chǎn)生影響。

在實(shí)驗(yàn)中采用C18色譜柱作為固定相，考察了甲酸銨-甲醇、戊烷磺酸鈉緩沖液-甲醇和庚烷磺酸鈉緩沖液-甲醇（均為65+35，v/v）為流動(dòng)相時(shí)MCA中三聚氰胺的色譜情況，結(jié)果見圖1-圖3。

圖1　甲酸銨-甲醇流動(dòng)相中三聚氰胺色譜圖（三聚氰胺濃度0.4 mg/L）

圖2　戊烷磺酸鈉緩沖液-甲醇流動(dòng)相中的色譜圖（三聚氰胺濃度0.5 mg/L）

圖3　庚烷磺酸鈉緩沖液-甲醇流動(dòng)相中三聚氰胺的色譜圖（三聚氰胺濃度0.5mg/L）

圖1顯示，以甲酸銨-甲醇作為流動(dòng)相時(shí)，三聚氰胺色譜峰的保留時(shí)間為3.26 min，色譜峰較寬，峰寬為0.4 min，理論塔板數(shù)僅為1062；圖2顯示，以戊烷磺酸鈉緩沖液-甲醇作為流動(dòng)相時(shí)，三聚氰胺的保留時(shí)間延長到3.68 min，理論塔板數(shù)為1355；圖3顯示，以庚烷磺酸鈉緩沖液-甲醇作為流動(dòng)相時(shí)，三聚氰胺的保留時(shí)間為6.10 min，理論塔板數(shù)為2416，分離效率明顯提高。因此，實(shí)驗(yàn)選用庚烷磺酸鈉緩沖液-甲醇為流動(dòng)相。

3.2.2流動(dòng)相組分的選擇

當(dāng)以庚烷磺酸鈉緩沖溶液-甲醇為流動(dòng)相時(shí)，考察了在不同配比下的三聚氰胺出峰情況，結(jié)果見表3。

表3　不同流動(dòng)相組分下三聚氰胺的保留時(shí)間

表3顯示，流動(dòng)相中甲醇比例的變化會(huì)影響三聚氰胺的出峰時(shí)間。在配比為50/50時(shí)，三聚氰胺出峰較早；隨著甲醇的減少，保留時(shí)間延長；在配比為65/35時(shí)，三聚氰胺保留時(shí)間為6.10 min，出峰時(shí)間較好，易觀察峰形。因此本實(shí)驗(yàn)采用緩沖溶液-甲醇（65+35，v/v）。

3.2.3流動(dòng)相pH值的選擇

以庚烷磺酸鈉緩沖液-甲醇（65+35，v/v），緩沖液中檸檬酸濃度為1.0 g/L，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值，觀察pH為3.1、3.5、4.0、4.5、5.0時(shí)三聚氰胺的出峰情況，結(jié)果見表4。

表4　在不同pH值的流動(dòng)相中三聚氰胺的保留時(shí)間

結(jié)果顯示，pH值對(duì)三聚氰胺的出峰時(shí)間會(huì)產(chǎn)生顯著影響，pH值增大會(huì)使溶液的離子強(qiáng)度增加，使三聚氰胺的保留時(shí)間減小，而pH值過低對(duì)固定相造成影響，因此本實(shí)驗(yàn)選用流動(dòng)相的pH值為3.1。

3.3檢測波長的選擇

對(duì)10 mg/L三聚氰胺標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行掃描，結(jié)果見表5。

表5　檢測波長與三聚氰胺色譜峰面積的關(guān)系

表5顯示，在240 nm檢測時(shí)靈敏度最大，在此波長下，三聚氰胺的檢測信號(hào)明顯，能得到良好的色譜分離圖。因此選定240 nm作為本實(shí)驗(yàn)的檢測波長。

3.4三聚氰胺的標(biāo)準(zhǔn)曲線

準(zhǔn)確稱取100 mg三聚氰胺標(biāo)準(zhǔn)品于100 mL容量瓶中，用水溶解并定容至刻度，配制成濃度為1 000 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液。用水將上述儲(chǔ)備液逐級(jí)稀釋得到濃度為0.25、0.50、1.00、1.50、2.00、2.50 mg/ L的標(biāo)準(zhǔn)使用液。

在實(shí)驗(yàn)條件下對(duì)標(biāo)準(zhǔn)使用液進(jìn)行測定，以濃度為橫坐標(biāo)，峰面積為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。結(jié)果如表6所示，三聚氰胺標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度在0.25-2.5 mg/L范圍內(nèi)相關(guān)系數(shù)為0.9997，線性關(guān)系良好，峰面積A（mAU）與濃度C（mg/L）的回歸方程為A=72.0C-0.41。三聚氰胺溶液的最低檢測濃度為0.04 mg/L（RSN= 3），乘以稀釋倍數(shù)100，則被測物MCA中三聚氰胺的檢測限為4.0 mg/kg。

表6　三聚氰胺的標(biāo)準(zhǔn)曲線

3.5回收率

將三聚氰胺標(biāo)準(zhǔn)溶液加入MCA標(biāo)準(zhǔn)樣品，制成不同三聚氰胺含量的樣品，進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表7。

表7　三種樣品的加標(biāo)回收率（n=3）

由結(jié)果可見，樣品的回收率范圍在92.3%-95.4%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍在2.3-3.2之間，精密度良好。

3.6樣品測定

采用本方法和重量法［8］對(duì)3種市售的MCA產(chǎn)品分別進(jìn)行了測定，結(jié)果見表8。由于本方法只測定三聚氰胺，而重量法測定的是包括三聚氰胺在內(nèi)的可溶性雜質(zhì)，因此本方法的測定值要顯著小于重量法。從表8可以看出，市售MCA產(chǎn)品中三聚氰胺的含量約為其可溶性成份的9%-25%。

表8　兩種方法測定樣品結(jié)果比較（n=3）

4 結(jié)論

本研究對(duì)色譜檢測和提取條件進(jìn)行優(yōu)化，確定了最佳檢測條件，建立了高效液相色譜測定MCA中游離三聚氰胺的方法。樣品的回收率為92.3%-95.4%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.3%-3.2%。該方法樣品處理過程簡單、分析方法靈敏度高，且分離效果好，檢測結(jié)果準(zhǔn)確，具有廣泛的應(yīng)用前景。

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Determination of Free Melamine in Melamine Cyanurate

Wei Feng1,2,Di Rui3
（1.Hengshui Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau，Hengshui，Hebei，053000；2.State Key Laboratory of Fur Testing；3.Chemistry College，Huangshan University）

A high performance liquid chromatography（HPLC）method for determining free melamine in melamine cyanurate（MCA）was established.Liquid chromatography conditions and extraction experimental conditions were investigated to optimize method.The results indicated that,using ultrasonic extraction and heptanesulfonicacidsodiumbuffer-methanolas themobilephase,detectionof melaminecanbe achieved.HPLC method for determining melamine is sensitive and accurate,so it has broad application prospect.

High Performance Liquid Chromatography；Melamine Cyanurate；Free Melamine

O657.7+2

E-mail：11726173@qq.com

安徽省教育廳教學(xué)研究項(xiàng)目（2012jyxm507）

2015-2-25