高效液相色谱法测定磷酸三甲苯酯中游离甲酚的含量

王世平，牛静静，杜亚珍

（新乡市瑞丰新材料股份有限公司，河南 新乡 453000）

磷酸三甲苯酯是一类重要的润滑油添加剂[1-2]，具有优异的抗磨性、热安定性和阻燃性，被广泛应用于冷冻机油、航空润滑油、齿轮油以及抗磨液压油中. 磷酸三甲苯酯的工业生产通常是以混合甲酚和三氯氧磷为主要原料合成[3-7]. 3种磷酸三甲苯酯的同分异构体[8-9]均具有一定的毒性[10-14]，其中由邻甲酚得到的磷酸三甲苯酯的生理毒性[15]最大，长时间大量接触会引起外围及中枢神经[16]的功能紊乱，诱发迟发性周围神经病[17-18]，严重者甚至会导致死亡. 而磷酸三甲苯酯中残留的甲酚（邻甲酚、间甲酚和对甲酚）不易降解，污染地下水系统，对水生态系统造成严重的威胁. 游离甲酚含量高会使磷酸三甲苯酯的颜色加深，酸值增加，同时会降低其热稳定性，而且在后处理过程会产生大量的“三废”. 因此准确快速测定磷酸三甲苯酯中游离甲酚的含量尤为重要.

目前在对磷酸三甲苯酯的质量研究中，主要采用HG/T 2689—2005中规定的方法[19]测定游离酚的含量. 该方法存在操作步骤繁琐，耗时较长（平均每个样品检测时间至少为60 min以上），且影响结果准确度的因素较多（比如标准溶液浓度的准确性，滴定终点判定）等不足. 高效液相色谱法[20-22]主要测定磷酸酯的含量，但针对样品中游离酚的测定还未见报道. 本文采用高效液相色谱法测定磷酸三甲苯酯中游离甲酚的含量，样品直接采用甲醇溶解，C18色谱柱分离甲酚，利用外标法对样品进行检测. 高效液相色谱法可以充分发挥其检测速度快（十几分钟即可完成）、自动化操作、重复性好、分析准确度高等优点，为磷酸三甲苯酯的质量控制提供更快捷的技术支持.

1 试验部分

1. 1 仪器和试剂

Agilent公司1 260型高效液相色谱仪（带紫外检测器），OpenLab CDS工作站，Agilent自动进样器，色谱柱：ShimNex CS C18 (250 mm×4.6 mm×5 µm)，十万分之一电子天平.

甲醇（色谱级，福晨化学试剂有限公司），邻甲酚（纯度98%）、间甲酚（纯度99%）、对甲酚（纯度98%）标准物质均由阿拉丁试剂提供，磷酸三甲苯酯（工业级，惠华科技有限公司），娃哈哈纯净水，容量瓶，巴氏吸管，移液管，滤膜（0.22 µm）.

1. 2 邻甲酚、间甲酚、对甲酚标准溶液的配制

分别准确称取一定质量的邻甲酚、间甲酚、对甲酚标准物质，分别置于100 mL容量瓶中，采用甲醇溶解并定容，摇匀，得到邻甲酚、间甲酚、对甲酚3种标准储备液，其质量浓度分别是0.149、0.142、0.126 mg/mL. 分别吸取3种标准储备液0.00、5.00、10.00、15.00 mL于25 mL容量瓶中，采用甲醇定容，配制成邻甲酚、间甲酚以及对甲酚标准系列溶液，使用0.22 µm滤膜过滤，备用.

1. 3 色谱条件

色谱柱为C18色谱柱（250 mm×4.6 mm×5 µm），流动相采用甲醇∶水（体积比为8∶2），流速为1.0 mL/min，紫外检测器，检测波长为280 nm，柱温为35 ℃，采用等度洗脱的方式，外标法定量，进样量为10 µL.

1. 4 样品前处理

准确称取一定质量的磷酸三甲苯酯于25 mL容量瓶，采用甲醇溶解并定容，0.22 µm滤膜过滤到色谱瓶中，按1. 3节色谱条件进行分析.

2 结果与讨论

2. 1 最大吸收波长的选择

采用液相色谱紫外检测器对邻甲酚、间甲酚和对甲酚标准溶液进行紫外扫描，扫描范围200~350 nm，得到紫外扫描谱图，根据吸收峰的强度大小来确定邻甲酚、间甲酚和对甲酚最大吸收波长为280 nm.

2. 2 柱温的选择

分别选择柱温为30、35、40 ℃时，对磷酸三甲苯酯和甲酚同分异构体分离的影响. 试验结果表明，柱温每变化5 ℃时，各组分的保留时间和峰面积几乎没有变化，在30~40 ℃范围内，柱温对各组分的分离没有显著影响. 因此选择柱温为35 ℃.

2. 3 流动相的选择

考察了甲醇、甲醇∶水（体积比分别为9∶1、8∶2、7∶3） 4种不同配比的流动相体系. 结果表明，当流动相为甲醇或甲醇∶水（体积比为9∶1）时，目标物游离酚以及磷酸三甲苯酯（包括同分异构体）的分离效果不理想. 当流动相为甲醇∶水（体积比为7∶3）时，虽然磷酸三甲苯酯中各组分能够分离，但是出峰时间较长，且柱压相对较高，对柱填料的破坏较大. 选用流动相甲醇∶水（体积比为8∶2）时，结合各组分保留时间、分离效果和柱压等因素，认为此流动相配比能够使磷酸三甲苯酯中各组分达到较为理想的分离效果，如图1所示.

图1 不同配比的流动相条件下待测试样的HPLC谱图（a）流动相为甲醇，（b）流动相为甲醇∶水（体积比为9∶1），（c）流动相为甲醇∶水（体积比为8∶2），（d）流动相为甲醇∶水（体积比为7∶3）Fig. 1 HPLC chromatograms of tested samples under four mobile phases of different ratios

2. 4 目标物游离酚的定性分析

根据甲酚的结构可知，甲酚包含邻甲酚、间甲酚以及对甲酚. 测定磷酸三甲苯酯中游离酚含量是指这3种甲酚的混合含量. 因此在最佳色谱条件下分析邻甲酚、间甲酚、对甲酚，并得到HPLC谱图，可以定性分析游离酚，结果如图2所示. 由图2可知，保留时间为3.61、3.75、4.15 min左右的色谱峰依次是对甲酚、间甲酚和邻甲酚.

图2 邻、间、对甲酚标准溶液HPLC谱图（a）对甲酚标准溶液，（b）间甲酚标准溶液，（c）邻甲酚标准溶液（1）对甲酚，（2）间甲酚，（3）邻甲酚Fig. 2 HPLC chromatograms of o-cresol, m-cresol and pcresol standard solutions

2. 5 线性关系和检出限

按试验方法分别对邻甲酚、间甲酚及对甲酚标准系列溶液进行色谱分析，重复进样3次，测得相应的峰面积，并求出峰面积的平均值. 通过对邻甲酚、间甲酚及对甲酚溶液的质量浓度（x）和对应峰面积（y）进行拟合，绘制标准曲线，拟合各自的线性回归方程. 以3倍信噪比计算检出限， 结果如表1所列. 由表1可见，邻甲酚、间甲酚和对甲酚在各自的线性范围内均具有良好的线性关系，线性相关系数R2均大于0.995.

表1 邻甲酚、间甲酚、对甲酚的线性关系、线性范围和检出限Table 1 Linear relationship, linear range and detection limit of o-cresol, m-cresol and p-cresol

2. 6 重复性

取3个不同批次的磷酸三甲苯酯，每个批次的样品准确称取2份，按1. 4项对样品进行前处理，并按照1. 3项的色谱条件进行测定，根据峰面积外标法计算游离酚质量分数. 结果显示样品I中的游离酚平均质量分数是0.068 8%，重复性为1.02%. 样品II中的游离酚平均质量分数是0.180 2%，重复性为2.55%. 样品III中的游离酚平均质量分数是0.073 6%，重复性为2.17%，结果如表2所列、图3所示. 由此可知，同一样品两次试验结果重复性在1.02%~2.55%之间，重复性均比较好.

图3 间甲酚标准溶液、样品2 HPLC谱图（a）间甲酚标准溶液，（b）样品2，（1）间甲酚Fig. 3 HPLC chromatograms of m-cresol standardsolution and sample 2

表2 样品分析结果Table 2 Results of sample analysis

2. 7 可靠性

通过加标回收率来验证检测方法的可靠性. 在不含甲酚的样品中分别添加一定量的邻甲酚、间甲酚以及对甲酚标准样品，采用上述分析条件对样品进行检测，分别计算出各自的回收率，结果如表3所列. 由表3可见，样品的加标回收率均在95.9%~98.9%之间，由此说明方法的准确度比较好.

表3 加标回收率Table 3 Experimental results of spiked recovery

3 结论

本文采用高效液相色谱法测定磷酸三甲苯酯中游离甲酚的峰面积，很好地对游离酚进行了定性分析，并建立了相关的标准曲线. 方法简便、快捷而且准确，通过色谱加载方法定量分析，可以得出磷酸三甲苯酯中游离酚的质量浓度，从而计算出游离酚的含量. 利用此方法能有效地监控游离酚含量，对把控产品磷酸三甲苯酯的质量提供技术支持.