高效液相色譜法測定人造革中偶氮二甲酰胺

文/薛建平

1 引言

偶氮二甲酰胺是一種發氣量大、性能優越的高效型發泡劑，被廣泛用于鞋底、人造革、隔音材料等產品中[1]。在人造革生產過程中，使用偶氮二甲酰胺作為發泡劑，生產出來的人造革產品強度高、柔韌性好。但近年來的研究表明，偶氮二甲酰胺在濕潤的條件下會轉變成聯二脲，聯二脲在一定條件下又會降解生成氨基脲，氨基脲對人體中的多個組織器官均具有毒性，還具有致突變和致癌作用[2-3]。因此，歐洲化學品管理局頒布的REACH法規將偶氮二甲酰胺列入第八批SVHC（高度關注物質），明確限制偶氮二甲酰胺作為發泡劑在各類合成材料中使用。但目前為止尚無相關的檢測方法，因此，建立人造革中偶氮二甲酰胺的檢測方法十分必要。本文研究使用超聲波技術萃取人造革樣品中的偶氮二甲酰胺，采用高效液相色譜進行定性定量分析。

2 試驗部分

2.1 試劑和材料

標準品：偶氮二甲酰胺，純度為97%。

有機溶劑：二甲基亞砜、N,N-二甲基甲酰胺、丙酮，均為色譜純。

標準儲備液和標準工作溶液的配制：準確稱取適量的偶氮二甲酰胺標準品，用N,N-二甲基甲酰胺配制濃度為1000mg/L的標準儲備液；標準儲備液用N,N-二甲基甲酰胺逐級稀釋成20mg/L、10mg/L、5mg/L、1mg/L、0.5mg/L系列標準工作溶液。

2.2 設備和儀器

Agilent 1200高效液相色譜-DAD檢測器，美國安捷倫科技公司；KQ-500E型超聲波發生器，昆山市超聲儀器有限公司；BUCHI R-300真空旋轉蒸發儀，瑞士步琦有限公司；0.22 μm聚四氟乙烯有機系濾膜，上海興業凈化材料廠。

2.3 試驗方法

2.3.1 試樣處理

取人造革試樣，剪碎至約5mm×5mm的小片，混合均勻。從混合樣中稱取0.5g（精確至0.01g），置于具密封塞的管狀提取器中，加入20mL丙酮，超聲萃取20min，過濾；樣品殘渣再用10mL丙酮超聲萃取5min，過濾，合并兩次濾液至梨形瓶中，用真空旋轉蒸發儀將濾液濃縮至近干。準確移取2mL的N,N-二甲基甲酰胺充分溶解梨形瓶中的殘余物，溶解液經有機濾膜過濾后，進高效液相色譜儀分析。

2.3.2 儀器分析

ZORBAX SB-Aq色譜柱，4.6mm×250mm，粒徑5μm；流動相為100%超純水；流速為0.8mL/min；柱溫30℃；進樣體積10 μL； DAD檢測器波長為275 nm。

3 結果與討論

3.1 萃取溶劑的選擇

偶氮二甲酰胺的極性很強，不易溶解于水、醇等大多數溶劑中，在丙酮中有一定的溶解度，在N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亞砜中溶解度較高。但在試驗過程中發現二甲基亞砜和N,N-二甲基甲酰胺均會溶解人造革中PVC和PU成分，造成萃取液渾濁黏稠，使用離心和固相萃取柱凈化等手段均無法使萃取液凈化澄清。另外，該兩種溶劑難以揮發，目標物萃取后無法通過旋轉濃縮。因此，試驗采用丙酮作為偶氮二甲酰胺的超聲萃取溶劑。采用丙酮進行萃取，人造革中偶氮二甲酰胺的萃取回收率達95%以上。

3.2 萃取次數的確定

本試驗基于2.3.1節的試驗條件，考察了不同的超聲萃取次數對偶氮二甲酰胺的萃取效果。試驗將第一次的萃取時間定為20 min，之后的每次萃取時間均定為5 min，以提高整體的萃取效率。結果表明，萃取次數為1～2次時，隨著萃取次數的增加，偶氮二甲酰胺的回收率均明顯提高，萃取2～4次時，回收率都可達95%以上且保持穩定。因此，試驗將超聲萃取的次數定為2次。

3.3 色譜柱的選擇

偶氮二甲酰胺是一種強極性的化合物，因此可選擇極性的色譜柱對其進行分離。目前偶氮二甲酰胺高效液相檢測方法中所用到的色譜柱主要有氨基色譜柱、氰基色譜柱、Aq色譜柱等極性柱。本試驗比較了ZORBAX NH2色譜柱（4.6 mm×250 mm，5 μm），ZORBAX SB-CN色譜柱（4.6 mm×250 mm，5 μm）和ZORBAX SB-Aq色譜柱（4.6 mm×250 mm，5 μm）對偶氮二甲酰胺的分離效果。結果發現，使用ZORBAX NH2色譜柱，目標物的峰寬大且有開叉現象；使用ZORBAX SB-CN色譜柱，目標物峰形尖銳，但峰后出現較高的倒峰，導致目標峰變形；使用ZORBAX SB-Aq色譜柱，目標物峰形尖銳對稱，雖峰后也出現倒峰，但離目標峰較遠，完全不影響目標物的定性定量。因此，試驗選擇Aq色譜柱作為目標物質的分離柱，色譜圖見圖1。

3.4 檢測器波長的選擇

分別對目標物偶氮二甲酰胺和定容溶劑N,N-二甲基甲酰胺進行DAD光譜掃描，光譜圖如圖2和圖3所示。從圖中可以看出：偶氮二甲酰胺在245 nm波長處吸收最強，但此處的波長下，N,N-二甲基甲酰胺也有很強的吸收。進樣液中作為溶劑的N,N-二甲基甲酰胺的濃度很高，并在偶氮二甲酰胺后面出峰。因此，為了避開N,N-二甲基甲酰胺的干擾，試驗選擇275 nm作為偶氮二甲酰胺的檢測波長。在275 nm波長下，偶氮二甲酰胺不僅響應高，而且大大減小溶劑的干擾。

3.5 線性關系、方法檢出限和定量限

取2.1節中配制的系列標準工作溶液注入高效液相色譜儀中進行分析測定，繪制標準工作曲線，在0.5mg/L ～20mg/L的濃度范圍內，線性回歸方程為y=32.3x-6.6，相關系數R2為0.9997。可見，偶氮二甲酰胺在本試驗的濃度范圍內線性關系良好。按3倍和10倍的信噪比分別確定方法的檢出限和定量限，方法的檢出限和定量限分別為0.7mg/kg和2.0mg/kg。

3.6 回收率和精密度

以空白PU材質的人造革為基質，分別添加2 mg/kg、10 mg/kg和80 mg/kg 3個水平的目標物，每個水平各進行7次試驗，得到的回收率和精密度結果見表1。結果顯示，平均回收率為98.4%～102.1%，相對標準偏差均小于5%，可見方法的準確度和精度均達到較高的要求，滿足日常檢測的要求。

表1 回收率和精密度試驗結果（n=7）

4 結論

本文通過對萃取方法和色譜條件的優化，建立了高效液相色譜測定人造革中的偶氮二甲酰胺的分析方法。經試驗的分析驗證，偶氮二甲酰胺在本試驗的濃度范圍內線性關系良好，檢出限低，方法具有較高的回收率和精密度，可有效滿足檢驗機構對人造革中偶氮二甲酰胺的日常檢測。