高效液相色谱法测定人造革中偶氮二甲酰胺

文/薛建平

1 引言

偶氮二甲酰胺是一种发气量大、性能优越的高效型发泡剂，被广泛用于鞋底、人造革、隔音材料等产品中[1]。在人造革生产过程中，使用偶氮二甲酰胺作为发泡剂，生产出来的人造革产品强度高、柔韧性好。但近年来的研究表明，偶氮二甲酰胺在湿润的条件下会转变成联二脲，联二脲在一定条件下又会降解生成氨基脲，氨基脲对人体中的多个组织器官均具有毒性，还具有致突变和致癌作用[2-3]。因此，欧洲化学品管理局颁布的REACH法规将偶氮二甲酰胺列入第八批SVHC（高度关注物质），明确限制偶氮二甲酰胺作为发泡剂在各类合成材料中使用。但目前为止尚无相关的检测方法，因此，建立人造革中偶氮二甲酰胺的检测方法十分必要。本文研究使用超声波技术萃取人造革样品中的偶氮二甲酰胺，采用高效液相色谱进行定性定量分析。

2 试验部分

2.1 试剂和材料

标准品：偶氮二甲酰胺，纯度为97%。

有机溶剂：二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、丙酮，均为色谱纯。

标准储备液和标准工作溶液的配制：准确称取适量的偶氮二甲酰胺标准品，用N,N-二甲基甲酰胺配制浓度为1000mg/L的标准储备液；标准储备液用N,N-二甲基甲酰胺逐级稀释成20mg/L、10mg/L、5mg/L、1mg/L、0.5mg/L系列标准工作溶液。

2.2 设备和仪器

Agilent 1200高效液相色谱-DAD检测器，美国安捷伦科技公司；KQ-500E型超声波发生器，昆山市超声仪器有限公司；BUCHI R-300真空旋转蒸发仪，瑞士步琦有限公司；0.22 μm聚四氟乙烯有机系滤膜，上海兴业净化材料厂。

2.3 试验方法

2.3.1 试样处理

取人造革试样，剪碎至约5mm×5mm的小片，混合均匀。从混合样中称取0.5g（精确至0.01g），置于具密封塞的管状提取器中，加入20mL丙酮，超声萃取20min，过滤；样品残渣再用10mL丙酮超声萃取5min，过滤，合并两次滤液至梨形瓶中，用真空旋转蒸发仪将滤液浓缩至近干。准确移取2mL的N,N-二甲基甲酰胺充分溶解梨形瓶中的残余物，溶解液经有机滤膜过滤后，进高效液相色谱仪分析。

2.3.2 仪器分析

ZORBAX SB-Aq色谱柱，4.6mm×250mm，粒径5µm；流动相为100%超纯水；流速为0.8mL/min；柱温30℃；进样体积10 µL； DAD检测器波长为275 nm。

3 结果与讨论

3.1 萃取溶剂的选择

偶氮二甲酰胺的极性很强，不易溶解于水、醇等大多数溶剂中，在丙酮中有一定的溶解度，在N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜中溶解度较高。但在试验过程中发现二甲基亚砜和N,N-二甲基甲酰胺均会溶解人造革中PVC和PU成分，造成萃取液浑浊黏稠，使用离心和固相萃取柱净化等手段均无法使萃取液净化澄清。另外，该两种溶剂难以挥发，目标物萃取后无法通过旋转浓缩。因此，试验采用丙酮作为偶氮二甲酰胺的超声萃取溶剂。采用丙酮进行萃取，人造革中偶氮二甲酰胺的萃取回收率达95%以上。

3.2 萃取次数的确定

本试验基于2.3.1节的试验条件，考察了不同的超声萃取次数对偶氮二甲酰胺的萃取效果。试验将第一次的萃取时间定为20 min，之后的每次萃取时间均定为5 min，以提高整体的萃取效率。结果表明，萃取次数为1～2次时，随着萃取次数的增加，偶氮二甲酰胺的回收率均明显提高，萃取2～4次时，回收率都可达95%以上且保持稳定。因此，试验将超声萃取的次数定为2次。

3.3 色谱柱的选择

偶氮二甲酰胺是一种强极性的化合物，因此可选择极性的色谱柱对其进行分离。目前偶氮二甲酰胺高效液相检测方法中所用到的色谱柱主要有氨基色谱柱、氰基色谱柱、Aq色谱柱等极性柱。本试验比较了ZORBAX NH2色谱柱（4.6 mm×250 mm，5 μm），ZORBAX SB-CN色谱柱（4.6 mm×250 mm，5 μm）和ZORBAX SB-Aq色谱柱（4.6 mm×250 mm，5 μm）对偶氮二甲酰胺的分离效果。结果发现，使用ZORBAX NH2色谱柱，目标物的峰宽大且有开叉现象；使用ZORBAX SB-CN色谱柱，目标物峰形尖锐，但峰后出现较高的倒峰，导致目标峰变形；使用ZORBAX SB-Aq色谱柱，目标物峰形尖锐对称，虽峰后也出现倒峰，但离目标峰较远，完全不影响目标物的定性定量。因此，试验选择Aq色谱柱作为目标物质的分离柱，色谱图见图1。

3.4 检测器波长的选择

分别对目标物偶氮二甲酰胺和定容溶剂N,N-二甲基甲酰胺进行DAD光谱扫描，光谱图如图2和图3所示。从图中可以看出：偶氮二甲酰胺在245 nm波长处吸收最强，但此处的波长下，N,N-二甲基甲酰胺也有很强的吸收。进样液中作为溶剂的N,N-二甲基甲酰胺的浓度很高，并在偶氮二甲酰胺后面出峰。因此，为了避开N,N-二甲基甲酰胺的干扰，试验选择275 nm作为偶氮二甲酰胺的检测波长。在275 nm波长下，偶氮二甲酰胺不仅响应高，而且大大减小溶剂的干扰。

3.5 线性关系、方法检出限和定量限

取2.1节中配制的系列标准工作溶液注入高效液相色谱仪中进行分析测定，绘制标准工作曲线，在0.5mg/L ～20mg/L的浓度范围内，线性回归方程为y=32.3x-6.6，相关系数R2为0.9997。可见，偶氮二甲酰胺在本试验的浓度范围内线性关系良好。按3倍和10倍的信噪比分别确定方法的检出限和定量限，方法的检出限和定量限分别为0.7mg/kg和2.0mg/kg。

3.6 回收率和精密度

以空白PU材质的人造革为基质，分别添加2 mg/kg、10 mg/kg和80 mg/kg 3个水平的目标物，每个水平各进行7次试验，得到的回收率和精密度结果见表1。结果显示，平均回收率为98.4%～102.1%，相对标准偏差均小于5%，可见方法的准确度和精度均达到较高的要求，满足日常检测的要求。

表1 回收率和精密度试验结果（n=7）

4 结论

本文通过对萃取方法和色谱条件的优化，建立了高效液相色谱测定人造革中的偶氮二甲酰胺的分析方法。经试验的分析验证，偶氮二甲酰胺在本试验的浓度范围内线性关系良好，检出限低，方法具有较高的回收率和精密度，可有效满足检验机构对人造革中偶氮二甲酰胺的日常检测。