聚苯乙烯樹脂中苯乙烯和乙苯單體的粉碎-溶解-氣相色譜法測定

聚苯乙烯樹脂中苯乙烯和乙苯單體的粉碎-溶解-氣相色譜法測定

聚苯乙烯（ps）是指由聚苯乙烯單體自由收縮反應(yīng)合成的聚合物。它是一種無色、透明的隔熱塑料薄膜，可以比100的玻璃轉(zhuǎn)化溫度更高。因此，它通常用于制作各種需要承受熱水溫度的一次性容器和一次性泡沫飯盒。在生產(chǎn)和加工聚苯乙烯樹脂的過程中會(huì)有部分未參與聚合的乙苯單體和苯乙烯單體因長期暴露在空氣中而逸出,進(jìn)入環(huán)境,危害人類的健康。苯乙烯單體和乙苯單體對人體都有刺激麻痹作用,吸入濃度高會(huì)產(chǎn)生嘔吐,頭暈,惡心等癥狀,影響心肺功能,而且有致癌作用。因此對于這兩種物質(zhì)的準(zhǔn)確定量檢測十分重要。美國食品及藥物管理局(FDA)規(guī)定聚苯乙烯改性橡膠中苯乙烯單體含量不得超過0.5%。我國的食品包裝用聚苯乙烯樹脂衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)也規(guī)定苯乙烯單體的含量不超過0.5%,乙苯單體的含量不超過0.3%?，F(xiàn)在國內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)檢測方法是氣相色譜法,內(nèi)標(biāo)法定量,沒有明確指出實(shí)驗(yàn)前的處理?xiàng)l件,而且數(shù)據(jù)的重現(xiàn)性差,靈敏度低,內(nèi)標(biāo)物配制繁瑣,不適合準(zhǔn)確地定量測定苯乙烯單體和乙苯單體。楊修堃用氣相色譜法測定了聚酯樹脂中殘留的苯乙烯單體,但其檢出限較高,而且沒有研究同時(shí)測定聚酯樹脂中乙苯單體的含量。許德珍,王宏菊研究了用頂空法來測定殘留苯乙烯單體的含量,但是頂空法平衡時(shí)間較長而且苯乙烯單體和乙苯單體在平衡過程中容易揮發(fā)造成損失,不適合批量快速地測定樣品。本方法建立了一種快速準(zhǔn)確同時(shí)測定苯乙烯單體和乙苯單體的方法,具有較好的線性、回收率和重復(fù)性,適合批量快速測定樣品。1實(shí)驗(yàn)部分1.1刑罰乙酰胺dmaAgilent7890氣相色譜儀(FID檢測器);BP221S分析天平;spex6870液氮冷凍粉碎儀。99.5%苯乙烯、乙苯標(biāo)準(zhǔn)品(德國DrEhrenstorefer公司產(chǎn)品);二甲基乙酰胺DMA(分析純);N,N-二甲基甲酰胺DMF(分析純)。1.2柱溫和進(jìn)樣口溫度Agilent19091N-136色譜柱(60m×250μm×0.25μm);柱溫50℃,保持8min,3℃/min升至75℃,運(yùn)行16min。進(jìn)樣口溫度250℃;分流比20︰1;載氣氮?dú)?流速24mL/min,氫氣流量35mL/min,空氣流量400mL/min。1.3dma、dmf對樣品的制備準(zhǔn)確稱取1.0000g的樣品,于液氮冷凍粉碎儀中粉碎8min,循環(huán)兩次,取出樣品后加入20mLDMA、5mLDMF溶解,超聲振蕩10min,靜止30min后待測。1.4標(biāo)準(zhǔn)使用液的配制采用外標(biāo)法定量,將苯乙烯單體和乙苯單體的標(biāo)準(zhǔn)母液用DMA配制成4000μg/mL的混合母液,再將標(biāo)準(zhǔn)混合母液稀釋100倍制成標(biāo)準(zhǔn)使用液。吸取標(biāo)準(zhǔn)使用液0.25mL,0.5mL,1mL,2mL于25mL比色管中,加入5mLDMF,再用DMA定容至刻度用來制做標(biāo)準(zhǔn)曲線。2結(jié)果與討論2.1初始溫度的選擇分別考察了19091N-136、19091S-433、HP-5三種不同極性的毛細(xì)管柱對苯乙烯單體和乙苯單體分離的效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,19091N-136柱子的分離效果較好,抗干擾能力更強(qiáng),故選擇19091N-136毛細(xì)管柱作為分離柱。比較初始溫度為45℃、50℃、55℃、60℃時(shí)苯乙烯單體和乙苯單體的分離效果,結(jié)果表明,50℃時(shí)能較好地避開溶劑峰和雜質(zhì)峰干擾,因此選擇50℃為分離初始柱溫。采取優(yōu)化條件后的標(biāo)樣色譜圖見圖1。2.2機(jī)械粉碎法粉碎樣品分別采用機(jī)械粉碎法和液氮冷凍粉碎法粉碎樣品。液氮冷凍法粉碎樣品,乙苯和苯乙烯的峰面積分別為15.3和53.4;機(jī)械粉碎法粉碎樣品,乙苯和苯乙烯峰面積分別為9.8和36.4。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖2、3。液氮冷凍粉碎法能使乙苯和苯乙烯的峰面積分別提高56%和47%。比較不同的粉碎時(shí)間對苯乙烯和乙苯峰面積的影響,結(jié)果表明,冷凍粉碎8min為較合適的粉碎時(shí)間,既可保證苯乙烯和乙苯有較高的響應(yīng),又可保證較快的分析速度。2.3提取溶劑的選擇選擇溶解性強(qiáng)的DMA、DMF和CS2三種溶劑作為提取溶劑。比較加入相同體積的DMA、DMF及CS2分別對苯乙烯和乙苯峰面積的影響,見圖4。結(jié)果表明,苯乙烯和乙苯在采用DMA及DMF作為溶劑時(shí)的峰面積比用CS2時(shí)要高。根據(jù)相似相溶原理,苯乙烯和乙苯更容易溶解于強(qiáng)極性的DMA和DMF中,故選擇DMA和DMF作為提取溶劑。考察了兩者體積比分別為1︰1、2︰1、3︰1、4︰1的混合溶劑對苯乙烯和乙苯峰面積的影響,結(jié)果見圖5。圖5表明,苯乙烯在不同的體積比的混合溶劑中峰面積變化不明顯,而乙苯在體積比在3︰1及4︰1的混合溶劑中峰面積最大。綜合考慮,采取DMA與DMF體積比為4︰1的混合溶劑作為提取劑。2.4檢出限的確定在設(shè)定的色譜條件下,測定不同濃度的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液,檢出限為3倍信噪比時(shí)各組份相對應(yīng)的濃度。苯乙烯和乙苯的出峰面積與濃度成正比,其回歸方程、相關(guān)系數(shù)以及檢出限見表1。2.5回收率和精密度分別稱取1.0000g空白聚苯乙烯樹脂于4支空白試管中,分別加入相當(dāng)于各2μg/mL的苯乙烯單體和乙苯單體標(biāo)準(zhǔn)溶液,測定4次,實(shí)驗(yàn)結(jié)果的回收率及精密度見表2。3苯乙烯單體和乙苯單體的分離和提取本文采用液氮冷凍粉碎儀粉碎樣品8min,循環(huán)兩次,用25mLDMA與DMF體積比為4︰1的