高效液相色譜法測定合成橡膠材料中兩種胍類硫化促進劑殘留量的研究

余國樞，區(qū)棋銘，黃雨錕，葉志武

(廣東省江門市質(zhì)量計量監(jiān)督檢測所，廣東 江門 529000)

硫化促進劑是在橡膠硫化時用以加快硫化速度，縮短硫化時間，降低硫化溫度，減少硫化劑用量，提高或改善硫化橡膠物理機械性能的配合劑[1]。1,3-二苯胍(DPG)[2]和1,3-二鄰甲苯胍(DOTG)是兩種常用的胍類硫化促進劑，被廣泛應用于合成橡膠材料中。胍類硫化促進劑對水生生物有毒并具有長期持續(xù)的影響，經(jīng)常接觸使用該類硫化促進劑合成的橡膠材料或產(chǎn)品可引起皮膚過敏[3-4]，并可能對人類生育能力或胎兒造成傷害。另外，DPG和DOTG在橡膠硫化過程中可分解成強致癌物質(zhì)苯胺和鄰甲苯胺殘留在橡膠材料中，存在致癌風險[5-9]。

隨著科技的進步，人們常用的智能手環(huán)、鞋子和手機套等多為橡膠材料制成，我國在橡膠材料及其制品中對胍類橡膠促進劑殘留量均無明確的標準要求，但鑒于合成橡膠材料產(chǎn)品直接與皮膚接觸較多，所以有必要對合成橡膠材料中胍類硫化促進劑進行有效管控，進而提高產(chǎn)品的安全性能，降低對人和環(huán)境的危害。目前，對合成橡膠材料中硫化促進劑的檢測少有報道，榮杰峰等[10-11]采用超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定了橡膠產(chǎn)品中4種秋蘭姆類硫化促進劑的含量，童玉貴等[12]采用液相色譜法測定了膠鞋材料中促進劑M的遷移量，但尚無對合成橡膠材料及其制品中胍類硫化促進劑進行檢測的相關(guān)報道。本文基于高效液相色譜法[13-15]，研究了不同的提取方法、色譜條件及流動相組成對合成橡膠材料中兩種胍類硫化促進劑分離效果、檢測靈敏度的影響，建立了一種高回收率、高精密度和低檢出限的定性定量方法用于合成橡膠材料中兩種胍類硫化促進劑殘留量的測定。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

LC-20A型高效液相色譜儀：配光電二極管陣列檢測器(日本島津公司)；臺鉆(浙江西菱股份有限公司)；電子分析天平(梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司)；索氏抽提器(上海新嘉電子有限公司)；0.45 μm NY膜針頭式過濾器(島津技邇公司)。

乙腈、甲醇(色譜純，德國CNW公司)；磷酸二氫鈉(分析純，廣州化學試劑廠)；磷酸(分析純，天津市科密歐化學試劑有限公司)；1,3-二苯胍(DPG，C13H13N3)標準品(純度≥98.0%)和3-二鄰甲苯胍(DOTG，C15H17N3)標準品(純度≥99.0%)均購于上海安譜實驗科技股份有限公司。

分析樣品：橡膠材料制品10個，均購自江門市本地超市。

1.2 色譜條件

色譜柱：Inertsil ODS-SP C18反相色譜柱(250 mm×4.6 mm，5 μm)；柱溫：35 ℃；流速：1.0 mL/min；進樣量：10 μL；檢測波長：235 nm；流動相：A為乙腈，B為50 mmol/L磷酸二氫鈉緩沖溶液；梯度洗脫程序：0～7 min，30%～80% A；7～9 min，80% A；9～11 min，80%～30% A。

1.3 標準溶液及緩沖溶液的配制

標準儲備液：分別稱量1,3-二苯胍、1,3-二鄰甲苯胍標準品各0.05 g(精確至0.1 mg)于50 mL容量瓶中，用甲醇稀釋定容，搖勻后避光冷藏保存，質(zhì)量濃度為1 000 mg/L。

50 mmol/L磷酸二氫鈉緩沖溶液：稱取磷酸二氫鈉6.24 g，溶于1 000 mL二級水中，用磷酸調(diào)至pH 2.8。

混合標準系列溶液：分別吸取0.02、0.05、0.10、0.20、0.50 mL上述兩種胍類標準儲備液(1 000 mg/L)于10 mL容量瓶中，用甲醇定容至刻度，配成質(zhì)量濃度為2、5、10、20、50 mg/L的系列混合標準溶液，搖勻后供高效液相色譜儀分析。

1.4 試樣的制備

將橡膠材料樣品置于臺鉆上，在各部分鉆取碎屑并混合均勻，稱取1 g(精確至0.1 mg)樣品用濾紙包裹放入索氏提取裝置中，加入約50～60 mL甲醇提取液，在70 ℃恒溫水浴中加熱回流保持微沸狀態(tài)，約1～2 min虹吸1次，提取30 min后取下冷凝器繼續(xù)加熱濃縮至少于20 mL，冷卻后轉(zhuǎn)移定容至25 mL容量瓶中，再用0.45 μm NY膜針頭式過濾器過濾，濾液供高效液相色譜儀分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 檢測波長的選擇

在200～500 nm檢測波長范圍內(nèi)，掃描兩種胍類硫化促進劑的紫外-可見光譜，發(fā)現(xiàn)DPG在235 nm附近有明顯的紫外吸收峰，DOTG在200～300 nm有紫外吸收，但無明顯的紫外吸收峰。綜合考慮，選擇兩種胍類硫化促進劑的檢測波長為235 nm。

2.2 分離條件的優(yōu)化

目前液相色譜法最常用的色譜柱為C18柱，為滿足不同樣品的分離分析要求，主要通過改變流動相組成來調(diào)節(jié)色譜柱的保留范圍和選擇性[16-17]。本文考察了乙腈-水、乙腈-100 mmol/L乙酸鈉[18]、乙腈-50 mmol/L磷酸二氫鈉和甲醇-50 mmol/L磷酸二氫鈉4種流動相組合對目標化合物的洗脫效果。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，以乙腈-水作為流動相時，即使改變流動相比例也未能檢出目標峰；而以乙腈-100 mmol/L乙酸鈉作為流動相時，目標物的色譜峰變形，且嚴重拖尾，分離效果差；以乙腈-50 mmol/L磷酸二氫鈉和甲醇-50 mmol/L磷酸二氫鈉作為流動相時，均能檢出目標峰，且以乙腈作為有機相時目標峰峰形更尖銳、對稱，基線更平穩(wěn)，能減少干擾，提高靈敏度。因此選擇乙腈-50 mmol/L磷酸二氫鈉作為流動相。另外，1,3-二苯胍和1,3-二鄰甲苯胍屬于堿性化合物，而多數(shù)硅膠色譜柱無法在高pH值條件下穩(wěn)定，所以堿性化合物一般在pH 1.5～3.0下進行分析。在此pH值條件下，硅膠表面的游離Si—O—H會保持中性，減少離子間的二極反應，因而減少峰拖尾，提高柱效。研究發(fā)現(xiàn)，在pH 2.8 條件下，采用梯度洗脫程序，能提高目標檢測物的靈敏度和分離度，減少干擾，故本實驗選擇pH 2.8為最佳值。圖1為優(yōu)化色譜條件下2種胍類硫化促進劑(20 mg/L)的色譜圖。

2.3 提取溶劑的選擇

胍類硫化促進劑均含有胍基結(jié)構(gòu)(—CN3H4)，即1個C與3個N連接：C與其中1個N以雙鍵相連，與其余2個N以單鍵相連。N原子與H原子較易與底物形成氫鍵，故該類分子結(jié)構(gòu)電子分布不均勻，易產(chǎn)生極化[19]。根據(jù)相似相溶原理，此類化合物易溶于極性或含有氫鍵的化合物。本實驗比較了反相液相色譜中常用的極性提取溶劑(甲醇、乙腈和乙醇)對合成橡膠材料中上述兩種胍類硫化促進劑提取率的影響。結(jié)果表明，目標檢測物的提取率大小順序為：甲醇>乙醇>乙腈，由于甲醇提取率最高，且能有效提取目標化合物，故本文選用甲醇作為最佳提取溶劑。

2.4 提取方法的選擇

以DPG為考察對象，比較了超聲提取法和索氏抽提法的提取效率。取含目標檢測物的樣品，在相同條件下進行提取，結(jié)果發(fā)現(xiàn)索氏抽提檢出DPG的平均含量為329 mg/kg，而超聲提取檢出DPG的平均含量為152 mg/kg，表明索氏抽提法的提取效率更高，故選其為本文的提取方法?？疾炝瞬煌樘釙r間下的提取率，結(jié)果顯示，在10～30 min內(nèi)，提取率隨著索氏抽提時間的增長而明顯增大，30 min后提取率變化不大，故選擇索氏抽提時間為30 min。

2.5 線性關(guān)系與方法檢出限

在優(yōu)化色譜條件下，測定了“1.3”配制的兩種胍類硫化促進劑混合標準系列溶液，以標準系列溶液的質(zhì)量濃度為橫坐標(x， mg/L)，對應的色譜峰面積為縱坐標(y)，繪制標準曲線。2種胍類硫化促進劑在2～50 mg/L質(zhì)量濃度范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)均為0.999 9。以3倍信噪比(S/N=3)結(jié)合樣品前處理的稀釋倍數(shù)計算該方法檢出限，測得DPG和DOTG的檢出限分別為30 mg/kg和40 mg/kg。

2.6 精密度與準確度

選不含目標檢測物的橡膠材料樣品為基質(zhì)，每種胍類硫化促進劑添加3個不同水平(10、20、40 mg/L)進行加標回收實驗，每個水平重復測試5次，回收率和精密度結(jié)果見表1。結(jié)果表明，本方法的平均加標回收率為82.4%～94.5%，相對標準偏差(RSD)為1.0%～3.3%，說明該方法具有較高的準確度和精密度，能夠滿足定量分析要求。

表1 精密度和回收率測定結(jié)果(n=5)Table 1 Determination results of recoveries and precisions(n=5)

圖2 檢出DPG的橡膠鞋樣品的色譜圖Fig.2 Chromatogram of DPG in a rubber shoe sample

2.7 實際樣品的檢測

采用本方法對10種合成橡膠材料制品進行樣品處理和測試，結(jié)果表明，有3個橡膠鞋樣品檢出DPG，檢出量分別329、603、512 mg/kg，1個手機套樣品檢出DOTG，檢出量為210 mg/kg。由此可見，胍類硫化促進劑在合成橡膠材料及其制品中普遍使用，該方法具有較大的實用價值。圖2為檢出DPG的橡膠鞋樣品的色譜圖。

3 結(jié) 論

本文建立了快速測定合成橡膠材料中兩種胍類硫化促進劑殘留量的高效液相色譜法，通過優(yōu)化流動相組合、色譜條件及提取條件，得到了最佳分析條件。該方法能有效地對合成橡膠材料中兩種胍類硫化促進劑進行定性定量分析，具有簡單、快速和可靠等特點，可為合成橡膠材料及產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測提供方法參考。