高效液相色譜法檢測橡膠中的促進劑TMTD

尤志勇，陳高群，高功敏，榮杰峰，毛樹祿

（泉州海關綜合技術服務中心，福建 泉州 362200）

秋蘭姆類硫化促進劑包括一硫化、二硫化和多硫化秋蘭姆，是非常重要的一類硫化促進劑，促進劑TMTD是其中主要的品種，其促進硫化能力強，利用率高，在橡膠工業和農業中廣泛應用。在促進劑TMTD大量使用過程中，人們也逐漸發現了其危害性。國內外研究[1-6]表明，促進劑TMTD存在著致癌性，可經呼吸道或皮膚進入人體，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，促進劑TMTD還會生成致癌物亞硝基胺[3，7]。促進劑TMTD的使用給人類和環境造成了危害和影響，一些國家相繼出臺了各種政策。1993年日本將促進劑TMTD列為引發生物生殖病變的環境激素物質，同時規定飲用水中促進劑TMTD等秋蘭姆類物質的質量濃度不得超過6×10-3mg·L-1。2001年歐盟將促進劑TMTD類農藥列為危害人類健康、擾亂內分泌的化學物質，并禁止使用。DIN CEN ISO/TR 16178：2012將促進劑TMTD列為第5類限制物質。

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

1 實驗

1.1 試劑

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

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品；KQ-500E型超聲儀，昆山舒美超聲儀器有限公司產品；孔徑為0.45 μm的有機濾膜，廣東環凱微生物科技有限公司產品；40 mL提取瓶，玻璃材質，旋蓋，帶聚四氟乙烯墊片，浙江歐爾賽斯科技有限公司產品。

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）測定提取液中促進劑TMTD含量。

2 結果與討論

2.1 檢測波長的選擇

促進劑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，促進劑TMTD在HPLC-DAD色譜上有較好的響應。

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

一定濃度的促進劑TMTD標準溶液在3個DAD波長下的HPLC-DAD色譜如圖3所示。

從圖3可以看出，促進劑TMTD標準溶液在DAD波長為215 nm下的響應值大于在DAD波長為250和280 nm下的響應值，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。在采集色譜數據時，所用溶劑截止波長要求比目標物質的檢測波長至少小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，考察目標物質與干擾物質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/水體積比下促進劑TMTD的HPLC-DAD色譜如圖4所示。

從圖4可以看出：當乙腈體積占比從30%增大到90%，目標物質的保留時間從12.1 min左右縮短到3.4 min左右，目標物質的峰型更加對稱，響應值變大；但是隨著乙腈體積占比增大，樣品中雜質與目標物質無法順利分開，影響目標物質的分析，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，此條件下目標物質的保留時間在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

將柱溫分別設為25，35，45和55 ℃進行試驗，結果表明，柱溫對目標物質的保留時間、峰面積、峰型以及目標物質與雜質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，這既能保證測試結果穩定，又有利于延長色譜柱的壽命。

2.4 提取溶劑的選擇

促進劑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。

結果表明，二氯甲烷能溶解橡膠，但在測試中會引入大量雜質，且雜質在含水的流動相中易析出，污染和堵塞儀器，需要采取步驟復雜的凈化措施，因此二氯甲烷不適合用作促進劑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，促進劑TMTD可能降解，造成測試結果變小；當超聲提取時間為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次提取效率即可達到85%左右，提取2次時提取效率可達到97%以上，達到分析測試的要求。因此本工作提取次數選為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/水作為流動相進行洗脫，在DAD波長為215 nm下進行測試。

2.7 方法的線性關系及檢出限和定量限

配制促進劑TMTD質量濃度為0.5，1.0，2.0，5.0，10.0 mg·L-1的一系列標準工作液，進行HPLC-DAD測試，繪制促進劑TMTD質量濃度（y）與峰面積（x）的標準工作曲線（見圖6），得到的線性方程為y＝24.54x－2.027，線性相關因數為0.999 8。

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

結果表明，當促進劑TMTD標準工作液的質量濃度在0.5～10.0 mg·L-1范圍內，標準工作曲線的線性相關因數為0.999 8，檢出限為0.6 mg·kg-1，測定低限為2.0 mg·kg-1。

2.8 加標回收率和精密度

選用空白橡膠樣品為空白基質，分別加入質量濃度為0.5，2.0，10.0 mg·L-1的促進劑TMTD標準溶液，按最佳試驗步驟分別處理和測試6次，計算加標回收率和精密度，結果如表2所示。

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

從表2可以看出，本方法促進劑TMTD測定的加標回收率大于81%，相對標準偏差小于4.3%。

3 結論

采用HPLC-DAD測定橡膠中促進劑TMTD含量的方法為：橡膠樣品加入丙酮，經超聲提取，提取液過濾，在室溫下采用體積比為50/50的乙腈/水作為流動相進行洗脫，在DAD波長為215 nm下進行HPLC-DAD測試。當標準工作液的質量濃度在0.5～10 mg·L-1范圍內，標準工作曲線的線性相關因數為0.999 8。空白樣品的加標回收試驗結果表明，在優化試驗條件下，本方法的加標回收率大于81%，測定低限為2.0 mg·kg-1，可滿足橡膠樣品中促進劑TMTD的測試要求。