甘合智，韋東，張海殷

(廣西壯族自治區(qū)產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院，南寧 530000)

由于涂料中含有有機(jī)物質(zhì)，為微生物和藻類(lèi)的滋生和繁殖提供了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)，而微生物和藻類(lèi)在新陳代謝過(guò)程中產(chǎn)生的酶和有機(jī)酸等代謝物質(zhì)可使涂料中的有機(jī)物質(zhì)、涂膜受到破壞。當(dāng)涂膜受到微生物和藻類(lèi)侵害后，成膜物質(zhì)溶解，直到變色、起泡、粉化、脫落，致使被保護(hù)的材料失去保護(hù)層，失去對(duì)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(chǎn)涂料過(guò)程中都會(huì)加入合適的防霉劑、抗菌劑或抗藻劑，以保護(hù)涂料產(chǎn)品從生產(chǎn)、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(jī)防霉劑，主要通過(guò)緩慢釋放碘離子，與蛋白質(zhì)—SH 基發(fā)生反應(yīng)而殺死微生物，具有廣譜抗菌活性，對(duì)霉菌、變色菌和藻類(lèi)均具有良好的防治效果，已廣泛應(yīng)用于木材、油漆、涂料、建筑材料、化妝品等領(lǐng)域。特別在涂料及相關(guān)原材料領(lǐng)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(yīng)用[2]。

涂料配方中引入的生物殺傷劑在保護(hù)涂料免受微生物侵蝕的同時(shí)，也會(huì)對(duì)水生環(huán)境及人類(lèi)健康造成危害。為加快并促進(jìn)我國(guó)涂料產(chǎn)品的綠色化進(jìn)程，2018 年7 月1 日正式實(shí)施的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 35602—2017 《綠色產(chǎn)品評(píng)價(jià) 涂料》將IPBC、異噻唑啉酮、吡啶硫酮鋅(ZPT)等對(duì)人體健康和環(huán)境產(chǎn)生危害的生物殺傷劑品種列入水性涂料品質(zhì)指標(biāo)項(xiàng)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(guān)測(cè)定方法報(bào)道，如林日平等[4]采用高效液相色譜(HPLC)法測(cè)定水性建筑涂料乳液中異噻唑啉酮類(lèi)殺菌劑；陶琳等[5]采用高效液相色譜法測(cè)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(cè)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(zhì)譜法同時(shí)檢測(cè)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(cè)定水性涂料中N，N-二(3-氨基丙基)十二烷基胺等，但尚未見(jiàn)測(cè)定水性涂料中生物殺傷劑IPBC 的報(bào)道，因此建立水性涂料中IPBC 測(cè)定方法顯得尤為迫切。目前針對(duì)IPBC 的檢測(cè)主要集中在化妝品及木材行業(yè)，測(cè)定方法主要有氣相色譜法[9]、氣相色譜-質(zhì)譜法[10]、高效液相色譜法[11-13]、液相色譜-質(zhì)譜法[14]、高效液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜法[15]等。氨基甲酸酯類(lèi)物質(zhì)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(zhì)譜法、高效液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜法設(shè)備費(fèi)用高昂，難以普及應(yīng)用。筆者采用高效液相色譜法測(cè)定水性涂料中IPBC 的含量，實(shí)現(xiàn)了水性涂料中IPBC 的準(zhǔn)確、快速測(cè)定。

1 實(shí)驗(yàn)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(cè)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(jì)：PHS-3C 型，分辨率為0.01，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司。

高速離心機(jī)：TGL-20B 型，上海安亭科學(xué)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(zhì)量分?jǐn)?shù))，北京百靈威科技有限公司。

甲醇：色譜純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

磷酸二氫鉀、磷酸：分析純，廣州新建精細(xì)化工廠。

實(shí)驗(yàn)所用其它試劑均為分析純。

實(shí)驗(yàn)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(jìn)樣體積：10 μL ；檢測(cè)波長(zhǎng)：230 nm；流動(dòng)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(chēng)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(biāo)線(xiàn)，混勻，用磷酸調(diào)節(jié)pH 值至4.0。

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

IPBC 標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液：10.0 mg/mL，準(zhǔn)確稱(chēng)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(biāo)線(xiàn)，混勻，于2～8 ℃避光保存，有效期為3 個(gè)月。

IPBC 系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液：依次移取0.020、0.040、0.125、0.250、0.500 mL 的IPBC 標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，分別置于5 只25 mL 容量瓶中，用甲醇稀釋并定容至標(biāo)線(xiàn)，配制成IPBC 的質(zhì)量濃度分別為8.0、16.0、50.0、100.0、200.0 μg/mL 的系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。

1.4 樣品處理

稱(chēng)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(zhuǎn)速離心5 min，取上清液作為樣品溶液。如果樣品中IPBC 的響應(yīng)值超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)工作曲線(xiàn)的線(xiàn)性范圍，則減少稱(chēng)樣質(zhì)量，保證響應(yīng)值在線(xiàn)性范圍內(nèi)。

稱(chēng)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(biāo)準(zhǔn)溶液，混勻，同法制備加標(biāo)樣品溶液。

1.5 實(shí)驗(yàn)方法

移取IPBC 標(biāo)準(zhǔn)工作溶液、樣品溶液、樣品加標(biāo)溶液各2 mL，經(jīng)0.22 μm 有機(jī)相濾膜過(guò)濾，取濾液按1.2 色譜條件進(jìn)行測(cè)定，以色譜峰面積標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)外標(biāo)法定量。

2 結(jié)果與討論

2.1 流動(dòng)相選擇

通過(guò)文獻(xiàn)檢索和前期預(yù)試驗(yàn)，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(dòng)相體系對(duì)IPBC 的分離情況。結(jié)果表明，流動(dòng)相的組成和配比不同，IPBC 呈現(xiàn)出不同的分離選擇性和洗脫強(qiáng)度的差異。以甲醇-磷酸二氫鉀溶液作為流動(dòng)相時(shí)，IPBC 色譜峰形良好、重復(fù)性較好，故選擇甲醇-磷酸二氫鉀溶液作為流動(dòng)相。

以甲醇-磷酸二氫鉀溶液為流動(dòng)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(shí)IPBC 的色譜行為。結(jié)果表明，當(dāng)甲醇的體積分?jǐn)?shù)增加時(shí)，保留時(shí)間縮短；甲醇的體積分?jǐn)?shù)減少時(shí)，保留時(shí)間延長(zhǎng)。以體積比為60∶40的甲醇-磷酸二氫鉀溶液作為流動(dòng)相體系時(shí)，IPBC標(biāo)準(zhǔn)溶液、空白樣品溶液、加標(biāo)樣品溶液色譜圖如圖1～圖3 所示。結(jié)果表明，IPBC 色譜峰的理論塔板數(shù)均大于7 000，分離度大于2.0。結(jié)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(dòng)相體系。

圖1 IPBC 標(biāo)準(zhǔn)溶液色譜圖

圖2 空白樣品溶液色譜圖

圖3 加標(biāo)樣品溶液色譜圖

2.2 檢測(cè)波長(zhǎng)選擇

表1 不同波長(zhǎng)條件下IPBC 系列標(biāo)準(zhǔn)溶液的信噪比試驗(yàn)結(jié)果

圖4 IPBC 的全波長(zhǎng)吸收光譜圖

圖5 不同波長(zhǎng)條件下IPBC 標(biāo)準(zhǔn)溶液的色譜圖

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

2.3 柱溫及流動(dòng)相流量選擇

分別比較了25～35 ℃柱溫下IPBC 的保留時(shí)間和分離效率。結(jié)果表明，柱溫在25～35 ℃范圍內(nèi)時(shí)分離效果均較為理想。綜合考慮，選擇柱溫為30 ℃。

兼顧分析時(shí)間、柱壓和分離效果，流動(dòng)相流量選擇1.0 mL/min。

2.4 超聲萃取時(shí)間選擇

IPBC 是氨基酸類(lèi)衍生物，易溶于低級(jí)醇類(lèi)，用甲醇作為溶劑進(jìn)行超聲萃取，甲醇的用量、超聲波萃取溫度對(duì)測(cè)定結(jié)果影響不大[10]。為了確定合適的超聲萃取時(shí)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(biāo)樣品，分別超聲萃取5、10、15、20 min，考察不同超聲萃取時(shí)間對(duì)IPBC 回收率的影響，結(jié)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(shí)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(shí)間為10 min 可以滿(mǎn)足測(cè)定要求。

圖6 不同萃取時(shí)間IPBC 的回收率

2.5 線(xiàn)性方程與檢出限

在1.2 色譜條件下，對(duì)IPBC 系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液進(jìn)行測(cè)定。以IPBC 的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)、對(duì)應(yīng)的色譜峰面積為縱坐標(biāo)進(jìn)行線(xiàn)性回歸，計(jì)算線(xiàn)性方程和相關(guān)系數(shù)。結(jié)果表明，IPBC 的質(zhì)量濃度在8.0～200.0 μg/mL 范圍內(nèi)與色譜峰面積線(xiàn)性良好，線(xiàn)性方程為y=927.47x-509.7，相關(guān)系數(shù)為0.999 9。

在1.2色譜條件下，測(cè)定IPBC的質(zhì)量濃度為4.0 μg/mL 的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，以3 倍信噪比對(duì)應(yīng)的質(zhì)量濃度作為方法檢出限，得檢出限為4.3 μg/mL。根據(jù)樣品稱(chēng)樣量為1.00 g，定容體積為10.0 mL，換算成樣品中IPBC 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，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(mǎn)足綠色涂料中IPBC評(píng)價(jià)性檢測(cè)要求[16]。

2.6 加標(biāo)回收與精密度試驗(yàn)

取未檢出IPBC 的水性涂料作為陰性樣品，參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)量濃度水平添加IPBC 標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，按實(shí)驗(yàn)方法對(duì)每種加標(biāo)水平的樣品平行測(cè)定6 次，計(jì)算平均加標(biāo)回收率和測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 加標(biāo)回收與精密度試驗(yàn)結(jié)果

由表2 可知，IPBC 的加標(biāo)回收率為87.5%～99.6%，測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.36%～2.98%，表明該方法的準(zhǔn)確度和精密度良好，可用于水性涂料中IPBC 的檢測(cè)。

3 結(jié)語(yǔ)

建立了甲醇超聲萃取樣品，高效液相色譜法測(cè)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(jiǎn)便、重復(fù)性好、準(zhǔn)確度高等優(yōu)點(diǎn)，滿(mǎn)足水性涂料樣品中碘丙炔醇丁基氨甲酸酯的檢測(cè)要求。