高效液相色譜法測定水性涂料中碘丙炔醇丁基氨甲酸酯

甘合智，韋東，張海殷

(廣西壯族自治區(qū)產品質量檢驗研究院，南寧 530000)

由于涂料中含有有機物質，為微生物和藻類的滋生和繁殖提供了豐富的物質基礎，而微生物和藻類在新陳代謝過程中產生的酶和有機酸等代謝物質可使涂料中的有機物質、涂膜受到破壞。當涂膜受到微生物和藻類侵害后，成膜物質溶解，直到變色、起泡、粉化、脫落，致使被保護的材料失去保護層，失去對環(huán)境的抵御能力。為改善普通涂料的上述缺陷，涂料制造商在生產涂料過程中都會加入合適的防霉劑、抗菌劑或抗藻劑，以保護涂料產品從生產、貯存到成膜后均免受微生物侵蝕[1]。碘丙炔醇丁基氨甲酸酯(IPBC)作為一種環(huán)保、高效的有機防霉劑，主要通過緩慢釋放碘離子，與蛋白質—SH 基發(fā)生反應而殺死微生物，具有廣譜抗菌活性，對霉菌、變色菌和藻類均具有良好的防治效果，已廣泛應用于木材、油漆、涂料、建筑材料、化妝品等領域。特別在涂料及相關原材料領域的干膜防霉防藻方面，IPBC 作為主流的生物殺傷劑品種得到廣泛應用[2]。

涂料配方中引入的生物殺傷劑在保護涂料免受微生物侵蝕的同時，也會對水生環(huán)境及人類健康造成危害。為加快并促進我國涂料產品的綠色化進程，2018 年7 月1 日正式實施的國家標準GB/T 35602—2017 《綠色產品評價 涂料》將IPBC、異噻唑啉酮、吡啶硫酮鋅(ZPT)等對人體健康和環(huán)境產生危害的生物殺傷劑品種列入水性涂料品質指標項目，并規(guī)定了其使用限量[3]。在GB/T 35602—2017 規(guī)定的有限量要求的生物殺傷劑品種中，目前已有相關測定方法報道，如林日平等[4]采用高效液相色譜(HPLC)法測定水性建筑涂料乳液中異噻唑啉酮類殺菌劑；陶琳等[5]采用高效液相色譜法測定海洋涂料中吡啶硫酮鋅；蔣瑩等[6]采用高效液相色譜法測定水性涂料中多菌靈、敵草隆、百菌清和三氯生；薛秋紅等[7]采用氣相色譜-質譜法同時檢測海洋涂料中百菌清、苯氟磺胺、Sea-Nine 211和Irgarol 1051；蔣瑩等[8]采用氣相色譜法測定水性涂料中N，N-二(3-氨基丙基)十二烷基胺等，但尚未見測定水性涂料中生物殺傷劑IPBC 的報道，因此建立水性涂料中IPBC 測定方法顯得尤為迫切。目前針對IPBC 的檢測主要集中在化妝品及木材行業(yè)，測定方法主要有氣相色譜法[9]、氣相色譜-質譜法[10]、高效液相色譜法[11-13]、液相色譜-質譜法[14]、高效液相色譜-電感耦合等離子體質譜法[15]等。氨基甲酸酯類物質具有熱不穩(wěn)定性，不適用于氣相色譜法分析，而液相色譜-質譜法、高效液相色譜-電感耦合等離子體質譜法設備費用高昂，難以普及應用。筆者采用高效液相色譜法測定水性涂料中IPBC 的含量，實現了水性涂料中IPBC 的準確、快速測定。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

高效液相色譜儀：SHIMADZU LC-2030C 3D Plus 型，配有二極管陣列檢測器(DAD)，日本島津科技有限公司。

電子分析天平：ME 204 型，感量為0.1 mg，瑞士梅特勒-托利多公司。

酸度計：PHS-3C 型，分辨率為0.01，上海儀電科學儀器股份有限公司。

高速離心機：TGL-20B 型，上海安亭科學儀器廠。

超聲波清洗器：KQ-300ES 型，昆山市超聲儀器有限公司。

IPBC：純度不小于98%(質量分數)，北京百靈威科技有限公司。

甲醇：色譜純，國藥集團化學試劑有限公司。

磷酸二氫鉀、磷酸：分析純，廣州新建精細化工廠。

實驗所用其它試劑均為分析純。

實驗用水為超純水。

1.2 色譜條件

色譜柱：Shim-pack GIST C18柱(250 mm×4.6 mm，5 μm，日本島津科技有限公司)；柱溫：30 ℃；進樣體積：10 μL ；檢測波長：230 nm；流動相：甲醇-0.05 mol/L磷酸二氫鉀溶液(體積比為60∶40)，流量為1.0 mL/min。

1.3 溶液配制

磷酸二氫鉀溶液：0.05 mol/L，pH 值為4.0±0.05，稱取磷酸二氫鉀6.80 g 于100 mL 燒杯中，加水溶解，溶液移至1 000 mL 容量瓶中，用水定容至標線，混勻，用磷酸調節(jié)pH 值至4.0。

大氣降水對內蒙古草原天然牧草產量影響的研究…………………………………………… 李夏子，王宇宸，朝 魯，蘇立娟（130）

IPBC 標準儲備溶液：10.0 mg/mL，準確稱取適量IPBC，用甲醇溶解，溶液移至25 mL 容量瓶中，用甲醇定容至標線，混勻，于2～8 ℃避光保存，有效期為3 個月。

IPBC 系列標準工作溶液：依次移取0.020、0.040、0.125、0.250、0.500 mL 的IPBC 標準儲備液，分別置于5 只25 mL 容量瓶中，用甲醇稀釋并定容至標線，配制成IPBC 的質量濃度分別為8.0、16.0、50.0、100.0、200.0 μg/mL 的系列標準工作溶液。

1.4 樣品處理

稱取涂料試樣1.00 g，置于10 mL 具塞比色管中，加入甲醇約8 mL，超聲提取10 min，冷卻至室溫后，用甲醇稀釋并定容至10.0 mL。搖勻后取上述樣品溶液，以20 000 r/min 轉速離心5 min，取上清液作為樣品溶液。如果樣品中IPBC 的響應值超過標準工作曲線的線性范圍，則減少稱樣質量，保證響應值在線性范圍內。

稱取空白水性涂料樣品1.00 g，置于10 mL 具塞比色管中，向其中加入一定量的IPBC 標準溶液，混勻，同法制備加標樣品溶液。

1.5 實驗方法

移取IPBC 標準工作溶液、樣品溶液、樣品加標溶液各2 mL，經0.22 μm 有機相濾膜過濾，取濾液按1.2 色譜條件進行測定，以色譜峰面積標準曲線外標法定量。

2 結果與討論

2.1 流動相選擇

通過文獻檢索和前期預試驗，以C18色譜柱為分離柱，分別考察乙腈-水、甲醇-水、甲醇-乙酸鈉溶液、甲醇-磷酸二氫鉀溶液4 種流動相體系對IPBC 的分離情況。結果表明，流動相的組成和配比不同，IPBC 呈現出不同的分離選擇性和洗脫強度的差異。以甲醇-磷酸二氫鉀溶液作為流動相時，IPBC 色譜峰形良好、重復性較好，故選擇甲醇-磷酸二氫鉀溶液作為流動相。

以甲醇-磷酸二氫鉀溶液為流動相，考察甲醇與磷酸二氫鉀溶液的體積配比分別為60∶40、50∶50、40∶60 時IPBC 的色譜行為。結果表明，當甲醇的體積分數增加時，保留時間縮短；甲醇的體積分數減少時，保留時間延長。以體積比為60∶40的甲醇-磷酸二氫鉀溶液作為流動相體系時，IPBC標準溶液、空白樣品溶液、加標樣品溶液色譜圖如圖1～圖3 所示。結果表明，IPBC 色譜峰的理論塔板數均大于7 000，分離度大于2.0。結合分離效果和分析效率因素，選擇甲醇-磷酸二氫鉀溶液(體積比為60∶40)作為流動相體系。

圖1 IPBC 標準溶液色譜圖

圖2 空白樣品溶液色譜圖

圖3 加標樣品溶液色譜圖

2.2 檢測波長選擇

表1 不同波長條件下IPBC 系列標準溶液的信噪比試驗結果

圖4 IPBC 的全波長吸收光譜圖

圖5 不同波長條件下IPBC 標準溶液的色譜圖

結果表明，IPBC 系列標準工作溶液的信噪比最大、檢出限(DL)最低的波長均為230 nm。這是由于流動相組分中的甲醇有紫外吸收，噪音增大，不適用于低波長(小于210 nm)條件下的檢測[12]。綜合考慮，選擇信噪比最大且有較強吸收的230 nm 為檢測波長。

2.3 柱溫及流動相流量選擇

分別比較了25～35 ℃柱溫下IPBC 的保留時間和分離效率。結果表明，柱溫在25～35 ℃范圍內時分離效果均較為理想。綜合考慮，選擇柱溫為30 ℃。

兼顧分析時間、柱壓和分離效果，流動相流量選擇1.0 mL/min。

2.4 超聲萃取時間選擇

IPBC 是氨基酸類衍生物，易溶于低級醇類，用甲醇作為溶劑進行超聲萃取，甲醇的用量、超聲波萃取溫度對測定結果影響不大[10]。為了確定合適的超聲萃取時間，以未檢出IPBC 的水性涂料作為陰性樣品，向其中添加1 250 mg/kg 的IPBC，制備4 份加標樣品，分別超聲萃取5、10、15、20 min，考察不同超聲萃取時間對IPBC 回收率的影響，結果如圖6 所示。由圖6 可以看出，在超聲波萃取5 min 后，IPBC 回收率不再隨著萃取時間的增加而增加，基本穩(wěn)定在90%以上，因此以甲醇為萃取溶劑，選擇超聲萃時間為10 min 可以滿足測定要求。

圖6 不同萃取時間IPBC 的回收率

2.5 線性方程與檢出限

在1.2 色譜條件下，對IPBC 系列標準工作溶液進行測定。以IPBC 的質量濃度為橫坐標、對應的色譜峰面積為縱坐標進行線性回歸，計算線性方程和相關系數。結果表明，IPBC 的質量濃度在8.0～200.0 μg/mL 范圍內與色譜峰面積線性良好，線性方程為y=927.47x-509.7，相關系數為0.999 9。

在1.2色譜條件下，測定IPBC的質量濃度為4.0 μg/mL 的標準工作溶液，以3 倍信噪比對應的質量濃度作為方法檢出限，得檢出限為4.3 μg/mL。根據樣品稱樣量為1.00 g，定容體積為10.0 mL，換算成樣品中IPBC 的質量分數，檢出限為43 mg/kg，低于GB/T 35602—2017 規(guī)定的水性涂料中IPBC 限量(1 500 mg/kg)[3]，滿足綠色涂料中IPBC評價性檢測要求[16]。

2.6 加標回收與精密度試驗

取未檢出IPBC 的水性涂料作為陰性樣品，參照國家標準GB/T 35602—2017 規(guī)定的IPBC 限量要求，在陰性樣品中分別按照低、中、高3 種質量濃度水平添加IPBC 標準溶液進行加標回收試驗，按實驗方法對每種加標水平的樣品平行測定6 次，計算平均加標回收率和測定結果的相對標準偏差，結果見表2。

表2 加標回收與精密度試驗結果

由表2 可知，IPBC 的加標回收率為87.5%～99.6%，測定結果的相對標準偏差為1.36%～2.98%，表明該方法的準確度和精密度良好，可用于水性涂料中IPBC 的檢測。

3 結語

建立了甲醇超聲萃取樣品，高效液相色譜法測定水性涂料中碘丙炔醇丁基氨甲酸酯的分析方法。該方法具有樣品處理簡便、重復性好、準確度高等優(yōu)點，滿足水性涂料樣品中碘丙炔醇丁基氨甲酸酯的檢測要求。