文/薛建平

1 引言

偶氮二甲酰胺是一種發(fā)氣量大、性能優(yōu)越的高效型發(fā)泡劑，被廣泛用于鞋底、人造革、隔音材料等產(chǎn)品中[1]。在人造革生產(chǎn)過(guò)程中，使用偶氮二甲酰胺作為發(fā)泡劑，生產(chǎn)出來(lái)的人造革產(chǎn)品強(qiáng)度高、柔韌性好。但近年來(lái)的研究表明，偶氮二甲酰胺在濕潤(rùn)的條件下會(huì)轉(zhuǎn)變成聯(lián)二脲，聯(lián)二脲在一定條件下又會(huì)降解生成氨基脲，氨基脲對(duì)人體中的多個(gè)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(xué)品管理局頒布的REACH法規(guī)將偶氮二甲酰胺列入第八批SVHC（高度關(guān)注物質(zhì)），明確限制偶氮二甲酰胺作為發(fā)泡劑在各類合成材料中使用。但目前為止尚無(wú)相關(guān)的檢測(cè)方法，因此，建立人造革中偶氮二甲酰胺的檢測(cè)方法十分必要。本文研究使用超聲波技術(shù)萃取人造革樣品中的偶氮二甲酰胺，采用高效液相色譜進(jìn)行定性定量分析。

2 試驗(yàn)部分

2.1 試劑和材料

標(biāo)準(zhǔn)品：偶氮二甲酰胺，純度為97%。

有機(jī)溶劑：二甲基亞砜、N,N-二甲基甲酰胺、丙酮，均為色譜純。

標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液和標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的配制：準(zhǔn)確稱取適量的偶氮二甲酰胺標(biāo)準(zhǔn)品，用N,N-二甲基甲酰胺配制濃度為1000mg/L的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液；標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液用N,N-二甲基甲酰胺逐級(jí)稀釋成20mg/L、10mg/L、5mg/L、1mg/L、0.5mg/L系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。

2.2 設(shè)備和儀器

Agilent 1200高效液相色譜-DAD檢測(cè)器，美國(guó)安捷倫科技公司；KQ-500E型超聲波發(fā)生器，昆山市超聲儀器有限公司；BUCHI R-300真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，瑞士步琦有限公司；0.22 μm聚四氟乙烯有機(jī)系濾膜，上海興業(yè)凈化材料廠。

2.3 試驗(yàn)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(guò)濾；樣品殘?jiān)儆?0mL丙酮超聲萃取5min，過(guò)濾，合并兩次濾液至梨形瓶中，用真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀將濾液濃縮至近干。準(zhǔn)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(jīng)有機(jī)濾膜過(guò)濾后，進(jìn)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(dòng)相為100%超純水；流速為0.8mL/min；柱溫30℃；進(jìn)樣體積10 μL； DAD檢測(cè)器波長(zhǎng)為275 nm。

3 結(jié)果與討論

3.1 萃取溶劑的選擇

偶氮二甲酰胺的極性很強(qiáng)，不易溶解于水、醇等大多數(shù)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(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)二甲基亞砜和N,N-二甲基甲酰胺均會(huì)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(wú)法使萃取液凈化澄清。另外，該兩種溶劑難以揮發(fā)，目標(biāo)物萃取后無(wú)法通過(guò)旋轉(zhuǎn)濃縮。因此，試驗(yàn)采用丙酮作為偶氮二甲酰胺的超聲萃取溶劑。采用丙酮進(jìn)行萃取，人造革中偶氮二甲酰胺的萃取回收率達(dá)95%以上。

3.2 萃取次數(shù)的確定

本試驗(yàn)基于2.3.1節(jié)的試驗(yàn)條件，考察了不同的超聲萃取次數(shù)對(duì)偶氮二甲酰胺的萃取效果。試驗(yàn)將第一次的萃取時(shí)間定為20 min，之后的每次萃取時(shí)間均定為5 min，以提高整體的萃取效率。結(jié)果表明，萃取次數(shù)為1～2次時(shí)，隨著萃取次數(shù)的增加，偶氮二甲酰胺的回收率均明顯提高，萃取2～4次時(shí)，回收率都可達(dá)95%以上且保持穩(wěn)定。因此，試驗(yàn)將超聲萃取的次數(shù)定為2次。

3.3 色譜柱的選擇

偶氮二甲酰胺是一種強(qiáng)極性的化合物，因此可選擇極性的色譜柱對(duì)其進(jìn)行分離。目前偶氮二甲酰胺高效液相檢測(cè)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(yàn)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(duì)偶氮二甲酰胺的分離效果。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，使用ZORBAX NH2色譜柱，目標(biāo)物的峰寬大且有開(kāi)叉現(xiàn)象；使用ZORBAX SB-CN色譜柱，目標(biāo)物峰形尖銳，但峰后出現(xiàn)較高的倒峰，導(dǎo)致目標(biāo)峰變形；使用ZORBAX SB-Aq色譜柱，目標(biāo)物峰形尖銳對(duì)稱，雖峰后也出現(xiàn)倒峰，但離目標(biāo)峰較遠(yuǎn)，完全不影響目標(biāo)物的定性定量。因此，試驗(yàn)選擇Aq色譜柱作為目標(biāo)物質(zhì)的分離柱，色譜圖見(jiàn)圖1。

3.4 檢測(cè)器波長(zhǎng)的選擇

分別對(duì)目標(biāo)物偶氮二甲酰胺和定容溶劑N,N-二甲基甲酰胺進(jìn)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(zhǎng)處吸收最強(qiáng)，但此處的波長(zhǎng)下，N,N-二甲基甲酰胺也有很強(qiáng)的吸收。進(jìn)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(kāi)N,N-二甲基甲酰胺的干擾，試驗(yàn)選擇275 nm作為偶氮二甲酰胺的檢測(cè)波長(zhǎng)。在275 nm波長(zhǎng)下，偶氮二甲酰胺不僅響應(yīng)高，而且大大減小溶劑的干擾。

3.5 線性關(guān)系、方法檢出限和定量限

取2.1節(jié)中配制的系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液注入高效液相色譜儀中進(jìn)行分析測(cè)定，繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，在0.5mg/L ～20mg/L的濃度范圍內(nèi)，線性回歸方程為y=32.3x-6.6，相關(guān)系數(shù)R2為0.9997?？梢?jiàn)，偶氮二甲酰胺在本試驗(yàn)的濃度范圍內(nèi)線性關(guān)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(zhì)的人造革為基質(zhì)，分別添加2 mg/kg、10 mg/kg和80 mg/kg 3個(gè)水平的目標(biāo)物，每個(gè)水平各進(jìn)行7次試驗(yàn)，得到的回收率和精密度結(jié)果見(jiàn)表1。結(jié)果顯示，平均回收率為98.4%～102.1%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于5%，可見(jiàn)方法的準(zhǔn)確度和精度均達(dá)到較高的要求，滿足日常檢測(cè)的要求。

表1 回收率和精密度試驗(yàn)結(jié)果（n=7）

4 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)萃取方法和色譜條件的優(yōu)化，建立了高效液相色譜測(cè)定人造革中的偶氮二甲酰胺的分析方法。經(jīng)試驗(yàn)的分析驗(yàn)證，偶氮二甲酰胺在本試驗(yàn)的濃度范圍內(nèi)線性關(guān)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(yàn)機(jī)構(gòu)對(duì)人造革中偶氮二甲酰胺的日常檢測(cè)。