微波萃取 气相色谱-质谱法测定增塑剂的方法

    增塑剂是常用于添加在塑料制品中的化工助剂，它能改善加工性能，赋予制品柔韧性， 而被广泛应用。单一类型的增塑剂往往不能满足 塑料制品的所有要求，因此通常同时使用多种不同 类型的增塑剂。zui常用的增塑剂主要有四大类，即 邻苯二甲酸酯类、己二酸酯类、磷酸酯类和柠檬酸 酯类.
     增塑剂的广泛应用，对人类的健康危害越来越 大。经动物实验表明，邻苯二甲酸酯类增塑剂对人 类和动物有雌性激素效应，可以引起内分泌失调， 出现生殖系统病变，严重影响人们的身体健康[2]。 而zui近的研究成果表明，己二酸二（2-乙基己基） 酯（DEHA）是一种生物内分泌干扰素，可干扰人体 激素的分泌，在人体内长期积累会导致畸形、癌变 和致突变[3]。其他增塑剂对人类的影响也在加紧 进行评估中。欧盟及一些国家纷纷立法，对增塑剂 的使用进行种种限制。由于常用增塑剂的多样性，因此，建立一个能同时测定塑料制品中多种类型增 塑剂的检测方法，具有十分重要的意义。
    本文以乙酸乙酯为提取溶剂，采用微波萃取法 提取塑料制品中的增塑剂，建立了气质联用法同时测定塑料制品中分属邻苯二甲酸酯类、己二酸酯 类、磷酸酯类和柠檬酸酯类四大类的18种增塑剂 的分析方法，并对实验样品进行测定！

  .1仪器与试剂
气相色谱质谱联用仪，GC3800-MS1200（配 COMBIPAL三合一自动进样器），美国Varian公司； 微波萃取仪，MARS 5，美国CEM公司。 己二酸二（1-丁基戊基）酯（BBPA）、己二酸二 甲酯（DMA）、己二酸二乙酯（DEA）、己二酸二异丁 酯（DIBA）、己二酸二（2-乙基己基）酯（DEHA）、 己二酸二（2-丁氧基乙基）酯（BBOEA）、己二酸二 己酯（DHA），纯度均为99%，Aldrich Chemical公 司；
己二酸二丁酯（DBA）（纯度95%）、邻苯二甲 酸二丁酯（DBP）（纯度99.4%）、邻苯二甲酸二异壬 酯（DINP）（纯度99%），Chemservice公司； 邻苯二甲酸丁苄酯（BBP）（纯度98%）、邻苯二 甲酸二正辛酯（DNOP）（纯度98%），TCI公司； 邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DEHP），纯 度97%，Fluka公司；
邻苯二甲酸二异癸酯（DIDP），纯度99.5%， Merck公司；
邻苯二甲酸二庚酯（DHP），纯度97%，Aldrich 公司；
邻苯二甲酸二丙酯（DPRP），纯度98%，Tokyo Kasei Kogyo公司；
乙酰柠檬酸三丁酯（ATBC）（纯度99%）、磷酸 三辛酯（TEHP），北京防化研究院化工厂； 磷酸三丁酯（TBP），纯度98.5%，天津市化学 试剂一厂；
CH 2 Cl 2 、CHCl 3 、甲醇、正丙醇、乙醇、乙酸乙 酯、异丙醇、石油醚、CCl 4 ，均为分析纯；叔丁基甲醚 为色谱纯。
1.2标准溶液配制
用乙酸乙酯分别配制1.0g/L DMA、DEA、 DIBA、DBA、DEHA、DHA、BBOEA、BBPA、 DBP、BBP、DEHP、DNOP、DINP、DIDP、DHP、 DPRP、TBP、TEHP、ATBC的储备液，使用时再用乙酸乙酯稀释至所需要的浓度。
1.3样品处理
取5~10g塑料样品，将其剪碎至约2.5mm ×2.5mm，混合均匀后称取0.5g样品，置于微波萃 取管中，加入15ml乙酸乙酯，在100℃下微波萃 取30min，然后将萃取液转移至50ml容量瓶中，残 渣用少量乙酸乙酯洗涤3次，合并萃取液，定容至 50ml。准确移取适量该样品溶液至10ml容量瓶 中，加入适量的BBPA内标液，定容至刻度，样品经 0.45有机滤膜过滤后，进行GC-MS分析。
1.4测定条件
色谱柱：DB-5MS毛细管柱（30m×0.25mm× 0.25）；
色谱柱温度：初温90℃，恒温1min，以15℃/min 升至200℃，恒温2min，然后以15℃/min升至 235℃，恒温8min，再以5℃/min升至250℃，恒温 2min，zui后以20℃/min升至300℃，恒温7.33min。 进样口温度：250℃；色谱-质谱接口温度：250℃； 离子源温度：250℃；载气：氦气，纯度≥99.999%， 流速1.0ml/min；进样量：1.0；进样方式：不分流 进样，1.0min后开阀；电离方式：EI；质量扫描范围： 45~550amu；全扫描模式；电离能量：70 eV；电子倍 增器电压：1.1kV；溶剂延迟：3min；
定量离子：DMAm/z 114、DEAm/z 128、DIBA m/z 129、DBA m/z 129、DEHA m/z 129、DHA m/z 129、BBOEA m/z 155、DBP m/z 149、BBP m/z 149、 DEHP m/z 149、DNOP m/z 279、DINP m/z 293、 DIDP m/z 307、DHP m/z 149、DPRP m/z 149、TBP m/z 99、TEHP m/z 99、ATBC m/z 185。
2结果与讨论
2.1萃取条件的选择
采用微波萃取方式进行样品前处理，微波萃取 的效率主要取决于三个因素，即萃取时间、温度和 溶剂。
有研究结果显示[12]，微波萃取的效率随萃取 时间延长而有所增加，但增长幅度不大，可以忽略 不计。在一般情况下，萃取时间为10~15min就可 保证萃取效果。为确保微波萃取效果，本实验萃取时间选择为30min。 在有机物的萃取过程中，将有机物从基质的活 性位脱附下来是整个萃取过程的关键步骤，较高的 萃取温度有助于提高溶剂的溶解能力，更好地破坏 有机物和基团活性位之间的作用力，同时温度的提 高使溶剂的表面张力和黏度下降，保持溶剂和基质 之间的良好接触[13]。通常情况下，微波萃取温度可 比萃取溶剂的沸点高10~20℃。本实验采用的萃 取温度均比相应溶剂的沸点高20℃。
首先以CH 2 Cl 2 、叔丁基甲醚、CHCl 3 、甲 醇、CHCl 3 /甲醇（2:1）、乙酸乙酯、乙酸乙酯/ CH 2 Cl 2 （1:1）、乙醇、异丙醇、CCl 4 /甲醇（2:1）、石油 醚、正丙醇等12种常用溶剂作为萃取溶剂，采用 微波萃取方式对A、B、C、D、E五种塑料样品进 行萃取，时间均为30min，萃取温度均比各自的沸 点高20℃，综合比较12种溶剂的萃取效率（以 样品中测得增塑剂的质量百分浓度表示），得出 CH 2 Cl 2 、CHCl 3 、乙酸乙酯、CCl 4 /甲醇（2:1）四种溶 剂的萃取效率较高（表1）。为进一步比较这几种 溶剂的萃取效果，取样品F、样品G、样品H各2份， 进行萃取实验。当采用CH 2 Cl 2 为萃取溶剂时，萃 取温度为65℃，采用其他三种萃取溶剂时，萃取温 度均为100℃，结果表明，这几种溶剂的萃取效率相 差不大。在CH 2 Cl 2 、CHCl 3 、乙酸乙酯、CCl 4 /甲醇 （2:1）这几种溶剂中，乙酸乙酯属低毒类，大鼠经口 LD 50 为5 620mg/kg，其毒性远远小于其他几种溶 剂[14]。因此，综合考虑萃取效率、试剂毒性等因素， 初步选定乙酸乙酯为萃取溶剂。

GB/T 20388—2006采用CHCl 3 为提取溶剂， ASTM D3421—75（该标准目前已废止，但尚无替 代标准，许多实验室仍然使用该检测方法）以CCl 4 / 甲醇（2:1）为提取溶剂。为进一步确定上述溶剂选 择结果，分别以CHCl 3 、乙酸乙酯、CCl 4 /甲醇（2:1） 为萃取溶剂，萃取温度均为100℃，各取J样品2份， 测定萃取效果，结果表明，CHCl 3 、乙酸乙酯、CCl 4 / 甲醇（2:1）3种溶剂的提取效率相差不大，故zui终确 定乙酸乙酯为萃取溶剂。
2.2气相色谱-质谱法测定结果分析
2.2.1定性
选用DB-5MS（30m×0.25mm×0.25）毛细 管柱，应用气相色谱-质谱法具有灵敏度高、选择 性好和抗干扰等特点，对样品进行分析。在试验过 程中，首先通过全扫描方式得到总离子流色谱图， 然后根据保留时间与质谱图和标准品的谱图或标 准谱库进行对照比较，判定目标增塑剂的存在与 否。图1为所研究的18种增塑剂和内标的总离子 流图，从图1可以看出，除DINP、DNOP、DIDP外， 其余15种增塑剂及内标的谱峰之间均可*分 离。

2.2.2定量
根据总离子流色谱图峰面积，以BBPA为内 标，采用内标法定量。除DIDP、DNOP、DINP外， 其余增塑剂色谱分离均比较*，采用总离子流 色谱峰面积或提取定量离子的峰面积即可准确定 量。DINP、DIDP由于有大量同分异构体的存在， 沸点高、沸程宽，同时存在部分重叠，无论采取何种 分离方法均为一系列的“五指峰”，信号响应低，与 其他同浓度的增塑剂信号相比要低1~2个数量级 以上。DNOP的沸点界于DINP、DIDP两者之间， 混在其中出峰，3种增塑剂部分谱峰存在重叠，对其 准确定量带来很大困难。一般选取它们不灵敏但 相对具有一定特征性的碎片来进行定量。这一区 域出现的DINP、DNOP、DIDP的特征离子分别为 293、279、307，三者的提取离子色谱图如图2所示。 因此，可提取各自的特征离子峰进行峰面积定量测 定。DINP和DIDP为“五指峰”，则采用其各自异 构体化合物峰面积加和进行定量。如果样液的检 测响应值超出仪器检测的线性范围，可适当稀释后 测定。
 
2.3线性范围、检测限和回收率
 
本方法确定的实验条件下，各增塑剂在一定 浓度范围内与响应值有很好的线性关系，这个浓度 范围就是其线性范围，各化合物的线性范围见表2。 采用在实际样品中加入一定浓度混标溶液的方式 来测定方法的检测限，在S/N=3的条件下，确定各 化合物的检测限，结果也列于表2中。从表2可以 看出，该方法线性范围宽，检测限低。 采用添加法在实际样品中添加不同浓度水 平的增塑剂混标，进行精密度测定，对于DMA、 DEA，其添加水平分别为40、400、4 000 g，对于 DNOP，其添加水平分别为100、500、2 500 g，对 于DINP、DIDP，其添加水平分别为1 000、5 000、 25 000 g，其余增塑剂的添加水平分别为20、200、 2 000 g。按上述方法进行分析，采用内标法定 量，每个添加水平单独测定7次。实验结果表明， 方法回收率和精密度良好。增塑剂的平均回收率 为93.96%~101.20%，精密度实验的相对标准偏差 （RSD）值为1.09%~5.82%。
2.4实际样品的测试
对从市面上随机购买的63种塑料制品，按本 文方法进行测定，部分阳性样品的测试结果见表3。 表3结果表明，增塑剂分布较普遍，含量有低有高， 本检测方法*塑料中邻苯二甲酸酯类、己二 酸酯类、磷酸酯类、柠檬酸酯类等四种不同类型的 18种增塑剂的检测需求。
 
3结论
以乙酸乙酯为提取溶剂，采用微波萃取技术对 塑料制品中邻苯二甲酸酯类、己二酸酯类、磷酸酯 类、柠檬酸酯类等四种类型的增塑剂进行萃取，然 后采用气质联用法对提取的四类增塑剂进行了测 定，建立了塑料中上述四种类型增塑剂的同时测定 方法，该方法精密度好，准确性高，检出限低，可以很 好地满足塑料中上述四种类型的增塑剂的同时测 定。采用该方法对市售的塑料制品进行了测定，发 现部分塑料制品中不同程度地含有上述四种类型 的增塑剂