高效液相色譜法檢測橡膠中的促進(jìn)劑TMTD

尤志勇，陳高群，高功敏，榮杰峰，毛樹祿

（泉州海關(guān)綜合技術(shù)服務(wù)中心，福建 泉州 362200）

秋蘭姆類硫化促進(jìn)劑包括一硫化、二硫化和多硫化秋蘭姆，是非常重要的一類硫化促進(jìn)劑，促進(jìn)劑TMTD是其中主要的品種，其促進(jìn)硫化能力強，利用率高，在橡膠工業(yè)和農(nóng)業(yè)中廣泛應(yīng)用。在促進(jìn)劑TMTD大量使用過程中，人們也逐漸發(fā)現(xiàn)了其危害性。國內(nèi)外研究[1-6]表明，促進(jìn)劑TMTD存在著致癌性，可經(jīng)呼吸道或皮膚進(jìn)入人體，危害人類健康，同時其還是一種過敏源，接觸可造成皮膚過敏。另外在橡膠硫化過程中，促進(jìn)劑TMTD還會生成致癌物亞硝基胺[3，7]。促進(jìn)劑TMTD的使用給人類和環(huán)境造成了危害和影響，一些國家相繼出臺了各種政策。1993年日本將促進(jìn)劑TMTD列為引發(fā)生物生殖病變的環(huán)境激素物質(zhì)，同時規(guī)定飲用水中促進(jìn)劑TMTD等秋蘭姆類物質(zhì)的質(zhì)量濃度不得超過6×10-3mg·L-1。2001年歐盟將促進(jìn)劑TMTD類農(nóng)藥列為危害人類健康、擾亂內(nèi)分泌的化學(xué)物質(zhì)，并禁止使用。DIN CEN ISO/TR 16178：2012將促進(jìn)劑TMTD列為第5類限制物質(zhì)。

人們在日常生活中使用的橡膠類產(chǎn)品很多，因此很有必要對橡膠及其制品中的促進(jìn)劑TMTD含量進(jìn)行測試和監(jiān)督。目前已研究的促進(jìn)劑TMTD等秋蘭姆類物質(zhì)的檢測方法有電化學(xué)法、氣相色譜法、氣體紫外分光光度法以及化學(xué)分析法（用代森鋅測定器吸收水解時產(chǎn)生的二硫化碳）等[7-9]。榮杰峰等[3]建立了高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定橡膠中秋蘭姆類促進(jìn)劑含量。其中電化學(xué)法、氣體紫外分光光度法干擾較為嚴(yán)重；氣相色譜法溫度較高，造成目標(biāo)物分解；液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法設(shè)備昂貴，普及率不高，而且這些檢測方法主要針對食品用材料和環(huán)境材料[10-14]。研究人員較少針對橡膠類產(chǎn)品中的促進(jìn)劑TMTD建立相關(guān)的檢測方法和標(biāo)準(zhǔn)，因此也沒有相關(guān)檢測方法和標(biāo)準(zhǔn)的報道。由于高效液相色譜（HPLC）法簡便高效，干擾少，儀器設(shè)備較為普遍，本工作采用HPLC法測定橡膠中促進(jìn)劑TMTD含量。

1 實驗

1.1 試劑

促進(jìn)劑TMTD，純度為97%，上海麥克林生化科技有限公司產(chǎn)品；乙腈、甲醇、丙酮、二氯甲烷、正己烷，色譜純，美國Fisher公司產(chǎn)品。

1.2 儀器

Agilent 1200型HPLC儀，Agilent ZORBAX Eclipse XDB-C18型色譜柱（250 mm×4.6 mm，5 μm），美國安捷倫科技有限公司產(chǎn)品；KQ-500E型超聲儀，昆山舒美超聲儀器有限公司產(chǎn)品；孔徑為0.45 μm的有機濾膜，廣東環(huán)凱微生物科技有限公司產(chǎn)品；40 mL提取瓶，玻璃材質(zhì)，旋蓋，帶聚四氟乙烯墊片，浙江歐爾賽斯科技有限公司產(chǎn)品。

1.3 試驗步驟

在提取瓶中放入1 g樣品，加入提取溶劑，在室溫下超聲提取，收集提取液；再次加入提取溶劑，在室溫下超聲提取，收集提取液，將提取液合并，定容，過濾，采用HPLC-二極管陣列檢測器（DAD）測定提取液中促進(jìn)劑TMTD含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 檢測波長的選擇

促進(jìn)劑TMTD的HPLC-DAD色譜（DAD波長為215 nm）和光譜分別如圖1和2所示。

從圖1可以看出，促進(jìn)劑TMTD在HPLC-DAD色譜上有較好的響應(yīng)。

從圖2可以看出，促進(jìn)劑TMTD在波長215，250，280 nm處均有明顯的峰。

一定濃度的促進(jìn)劑TMTD標(biāo)準(zhǔn)溶液在3個DAD波長下的HPLC-DAD色譜如圖3所示。

從圖3可以看出，促進(jìn)劑TMTD標(biāo)準(zhǔn)溶液在DAD波長為215 nm下的響應(yīng)值大于在DAD波長為250和280 nm下的響應(yīng)值，因此選擇215 nm作為檢測波長，可提高檢測的靈敏度。

2.2 流動相的選擇

反相色譜法中常用的有機流動相有甲醇和乙腈，其中乙腈和甲醇的截止波長分別為190和210 nm。在采集色譜數(shù)據(jù)時，所用溶劑截止波長要求比目標(biāo)物質(zhì)的檢測波長至少小20 nm以上。為了提高檢測靈敏度，本工作促進(jìn)劑TMTD的檢測波長選擇215 nm，則溶劑截止波長需在195 nm以下，因此重點考察以乙腈/水作為流動相。

采用不同乙腈/水體積比的流動相，通過分析樣品提取液的色譜，考察目標(biāo)物質(zhì)與干擾物質(zhì)的分離情況來確定合適的乙腈/水體積比。

在1.0 mL·min-1流速、不同乙腈/水體積比下促進(jìn)劑TMTD的HPLC-DAD色譜如圖4所示。

從圖4可以看出：當(dāng)乙腈體積占比從30%增大到90%，目標(biāo)物質(zhì)的保留時間從12.1 min左右縮短到3.4 min左右，目標(biāo)物質(zhì)的峰型更加對稱，響應(yīng)值變大；但是隨著乙腈體積占比增大，樣品中雜質(zhì)與目標(biāo)物質(zhì)無法順利分開，影響目標(biāo)物質(zhì)的分析，較為理想的流動相乙腈/水體積比為50/50。本工作選擇體積比為50/50的乙腈/水作為流動相，此條件下目標(biāo)物質(zhì)的保留時間在6.7 min左右，峰型對稱，干擾少，適合橡膠樣品的分析。

2.3 柱溫的選擇

將柱溫分別設(shè)為25，35，45和55 ℃進(jìn)行試驗，結(jié)果表明，柱溫對目標(biāo)物質(zhì)的保留時間、峰面積、峰型以及目標(biāo)物質(zhì)與雜質(zhì)分離情況的影響均不明顯。本工作柱溫選擇35 ℃，略高于室溫，較好控制，這既能保證測試結(jié)果穩(wěn)定，又有利于延長色譜柱的壽命。

2.4 提取溶劑的選擇

促進(jìn)劑TMTD溶于甲醇、乙腈、丙酮、二氯甲烷、氯仿和正己烷等多種有機溶劑，從溶劑的毒性以及使用頻率考慮，本工作考察了甲醇、丙酮、二氯甲烷、正己烷4種提取溶劑。

結(jié)果表明，二氯甲烷能溶解橡膠，但在測試中會引入大量雜質(zhì)，且雜質(zhì)在含水的流動相中易析出，污染和堵塞儀器，需要采取步驟復(fù)雜的凈化措施，因此二氯甲烷不適合用作促進(jìn)劑TMTD的提取溶劑。

采用超聲提取法研究甲醇、丙酮、正己烷3種溶劑的提取效果，超聲條件為在室溫下超聲30 min。3種提取溶劑的促進(jìn)劑TMTD的HPLC-DAD色譜如圖5所示。

從圖5可以看出，溶劑提取效果優(yōu)劣的順序為丙酮、甲醇、正己烷。因此本工作選擇丙酮作為提取溶劑。

2.5 超聲提取時間的選擇

提取瓶中加入1 g樣品，加入15 mL丙酮，在室溫下分別超聲提取10，20，30，40和50 min，收集提取液進(jìn)行色譜測試，比較超聲提取時間對樣品提取效率（以峰面積表征）的影響，結(jié)果如表1所示。

由表1可知：超聲提取時間過短，提取不完全；超聲提取時間過長，促進(jìn)劑TMTD可能降解，造成測試結(jié)果變??；當(dāng)超聲提取時間為30 min時提取效率最大。因此本工作超聲提取時間選擇30 min。

表1 超聲提取時間對樣品提取效率的影響Tab.1 Effect of ultrasonic extraction time on sample extraction efficiency

2.6 提取次數(shù)的選擇

在提取瓶中加入1 g樣品，加入15 mL丙酮，超聲提取30 min，收集提取液，提取液過濾、測試；再次加入10 mL丙酮，在相同條件下超聲提取，收集提取液，提取液過濾、測試；再次加入10 mL丙酮，在相同條件下超聲提取，收集提取液，提取液過濾、測試。

結(jié)果表明：3次提取液測試的峰面積分別為46.3，9.8，1.4；第1次提取效率即可達(dá)到85%左右，提取2次時提取效率可達(dá)到97%以上，達(dá)到分析測試的要求。因此本工作提取次數(shù)選為2，第1和第2次提取溶劑丙酮體積分別為15和10 mL，提取液合并后用丙酮定容至25 mL。

綜上所述，促進(jìn)劑TMTD檢測的最佳試驗步驟為：在提取瓶中加入1 g樣品，加入15 mL丙酮，在室溫下超聲提取30 min，收集提取液；再加入10 mL丙酮，在室溫下超聲提取30 min，收集提取液；2次提取液合并，定容至25 mL，過濾；采用體積比為50/50的乙腈/水作為流動相進(jìn)行洗脫，在DAD波長為215 nm下進(jìn)行測試。

2.7 方法的線性關(guān)系及檢出限和定量限

配制促進(jìn)劑TMTD質(zhì)量濃度為0.5，1.0，2.0，5.0，10.0 mg·L-1的一系列標(biāo)準(zhǔn)工作液，進(jìn)行HPLC-DAD測試，繪制促進(jìn)劑TMTD質(zhì)量濃度（y）與峰面積（x）的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線（見圖6），得到的線性方程為y＝24.54x－2.027，線性相關(guān)因數(shù)為0.999 8。

在空白基質(zhì)中加入低質(zhì)量濃度（0.5 mg·L-1）的促進(jìn)劑TMTD標(biāo)準(zhǔn)工作液，按照上述最佳試驗步驟處理，測試，采用設(shè)備自帶處理軟件計算信噪比，采用3倍數(shù)信噪比測試檢出限，10倍信噪比測試定量限，計算獲得檢出限和定量限。

結(jié)果表明，當(dāng)促進(jìn)劑TMTD標(biāo)準(zhǔn)工作液的質(zhì)量濃度在0.5～10.0 mg·L-1范圍內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的線性相關(guān)因數(shù)為0.999 8，檢出限為0.6 mg·kg-1，測定低限為2.0 mg·kg-1。

2.8 加標(biāo)回收率和精密度

選用空白橡膠樣品為空白基質(zhì)，分別加入質(zhì)量濃度為0.5，2.0，10.0 mg·L-1的促進(jìn)劑TMTD標(biāo)準(zhǔn)溶液，按最佳試驗步驟分別處理和測試6次，計算加標(biāo)回收率和精密度，結(jié)果如表2所示。

表2 本方法的加標(biāo)回收率和精密度（n＝6）Tab.2 Spiked recoveries and precisions of this method（n＝6）

從表2可以看出，本方法促進(jìn)劑TMTD測定的加標(biāo)回收率大于81%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于4.3%。

3 結(jié)論

采用HPLC-DAD測定橡膠中促進(jìn)劑TMTD含量的方法為：橡膠樣品加入丙酮，經(jīng)超聲提取，提取液過濾，在室溫下采用體積比為50/50的乙腈/水作為流動相進(jìn)行洗脫，在DAD波長為215 nm下進(jìn)行HPLC-DAD測試。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)工作液的質(zhì)量濃度在0.5～10 mg·L-1范圍內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的線性相關(guān)因數(shù)為0.999 8?？瞻讟悠返募訕?biāo)回收試驗結(jié)果表明，在優(yōu)化試驗條件下，本方法的加標(biāo)回收率大于81%，測定低限為2.0 mg·kg-1，可滿足橡膠樣品中促進(jìn)劑TMTD的測試要求。