高效液相色谱法检测橡胶中的促进剂TMTD

尤志勇，陈高群，高功敏，荣杰峰，毛树禄

（泉州海关综合技术服务中心，福建 泉州 362200）

秋兰姆类硫化促进剂包括一硫化、二硫化和多硫化秋兰姆，是非常重要的一类硫化促进剂，促进剂TMTD是其中主要的品种，其促进硫化能力强，利用率高，在橡胶工业和农业中广泛应用。在促进剂TMTD大量使用过程中，人们也逐渐发现了其危害性。国内外研究[1-6]表明，促进剂TMTD存在着致癌性，可经呼吸道或皮肤进入人体，危害人类健康，同时其还是一种过敏源，接触可造成皮肤过敏。另外在橡胶硫化过程中，促进剂TMTD还会生成致癌物亚硝基胺[3，7]。促进剂TMTD的使用给人类和环境造成了危害和影响，一些国家相继出台了各种政策。1993年日本将促进剂TMTD列为引发生物生殖病变的环境激素物质，同时规定饮用水中促进剂TMTD等秋兰姆类物质的质量浓度不得超过6×10-3mg·L-1。2001年欧盟将促进剂TMTD类农药列为危害人类健康、扰乱内分泌的化学物质，并禁止使用。DIN CEN ISO/TR 16178：2012将促进剂TMTD列为第5类限制物质。

人们在日常生活中使用的橡胶类产品很多，因此很有必要对橡胶及其制品中的促进剂TMTD含量进行测试和监督。目前已研究的促进剂TMTD等秋兰姆类物质的检测方法有电化学法、气相色谱法、气体紫外分光光度法以及化学分析法（用代森锌测定器吸收水解时产生的二硫化碳）等[7-9]。荣杰峰等[3]建立了高效液相色谱-串联质谱法测定橡胶中秋兰姆类促进剂含量。其中电化学法、气体紫外分光光度法干扰较为严重；气相色谱法温度较高，造成目标物分解；液相色谱-质谱联用法设备昂贵，普及率不高，而且这些检测方法主要针对食品用材料和环境材料[10-14]。研究人员较少针对橡胶类产品中的促进剂TMTD建立相关的检测方法和标准，因此也没有相关检测方法和标准的报道。由于高效液相色谱（HPLC）法简便高效，干扰少，仪器设备较为普遍，本工作采用HPLC法测定橡胶中促进剂TMTD含量。

1 实验

1.1 试剂

促进剂TMTD，纯度为97%，上海麦克林生化科技有限公司产品；乙腈、甲醇、丙酮、二氯甲烷、正己烷，色谱纯，美国Fisher公司产品。

1.2 仪器

Agilent 1200型HPLC仪，Agilent ZORBAX Eclipse XDB-C18型色谱柱（250 mm×4.6 mm，5 μm），美国安捷伦科技有限公司产品；KQ-500E型超声仪，昆山舒美超声仪器有限公司产品；孔径为0.45 μm的有机滤膜，广东环凯微生物科技有限公司产品；40 mL提取瓶，玻璃材质，旋盖，带聚四氟乙烯垫片，浙江欧尔赛斯科技有限公司产品。

1.3 试验步骤

在提取瓶中放入1 g样品，加入提取溶剂，在室温下超声提取，收集提取液；再次加入提取溶剂，在室温下超声提取，收集提取液，将提取液合并，定容，过滤，采用HPLC-二极管阵列检测器（DAD）测定提取液中促进剂TMTD含量。

2 结果与讨论

2.1 检测波长的选择

促进剂TMTD的HPLC-DAD色谱（DAD波长为215 nm）和光谱分别如图1和2所示。

从图1可以看出，促进剂TMTD在HPLC-DAD色谱上有较好的响应。

从图2可以看出，促进剂TMTD在波长215，250，280 nm处均有明显的峰。

一定浓度的促进剂TMTD标准溶液在3个DAD波长下的HPLC-DAD色谱如图3所示。

从图3可以看出，促进剂TMTD标准溶液在DAD波长为215 nm下的响应值大于在DAD波长为250和280 nm下的响应值，因此选择215 nm作为检测波长，可提高检测的灵敏度。

2.2 流动相的选择

反相色谱法中常用的有机流动相有甲醇和乙腈，其中乙腈和甲醇的截止波长分别为190和210 nm。在采集色谱数据时，所用溶剂截止波长要求比目标物质的检测波长至少小20 nm以上。为了提高检测灵敏度，本工作促进剂TMTD的检测波长选择215 nm，则溶剂截止波长需在195 nm以下，因此重点考察以乙腈/水作为流动相。

采用不同乙腈/水体积比的流动相，通过分析样品提取液的色谱，考察目标物质与干扰物质的分离情况来确定合适的乙腈/水体积比。

在1.0 mL·min-1流速、不同乙腈/水体积比下促进剂TMTD的HPLC-DAD色谱如图4所示。

从图4可以看出：当乙腈体积占比从30%增大到90%，目标物质的保留时间从12.1 min左右缩短到3.4 min左右，目标物质的峰型更加对称，响应值变大；但是随着乙腈体积占比增大，样品中杂质与目标物质无法顺利分开，影响目标物质的分析，较为理想的流动相乙腈/水体积比为50/50。本工作选择体积比为50/50的乙腈/水作为流动相，此条件下目标物质的保留时间在6.7 min左右，峰型对称，干扰少，适合橡胶样品的分析。

2.3 柱温的选择

将柱温分别设为25，35，45和55 ℃进行试验，结果表明，柱温对目标物质的保留时间、峰面积、峰型以及目标物质与杂质分离情况的影响均不明显。本工作柱温选择35 ℃，略高于室温，较好控制，这既能保证测试结果稳定，又有利于延长色谱柱的寿命。

2.4 提取溶剂的选择

促进剂TMTD溶于甲醇、乙腈、丙酮、二氯甲烷、氯仿和正己烷等多种有机溶剂，从溶剂的毒性以及使用频率考虑，本工作考察了甲醇、丙酮、二氯甲烷、正己烷4种提取溶剂。

结果表明，二氯甲烷能溶解橡胶，但在测试中会引入大量杂质，且杂质在含水的流动相中易析出，污染和堵塞仪器，需要采取步骤复杂的净化措施，因此二氯甲烷不适合用作促进剂TMTD的提取溶剂。

采用超声提取法研究甲醇、丙酮、正己烷3种溶剂的提取效果，超声条件为在室温下超声30 min。3种提取溶剂的促进剂TMTD的HPLC-DAD色谱如图5所示。

从图5可以看出，溶剂提取效果优劣的顺序为丙酮、甲醇、正己烷。因此本工作选择丙酮作为提取溶剂。

2.5 超声提取时间的选择

提取瓶中加入1 g样品，加入15 mL丙酮，在室温下分别超声提取10，20，30，40和50 min，收集提取液进行色谱测试，比较超声提取时间对样品提取效率（以峰面积表征）的影响，结果如表1所示。

由表1可知：超声提取时间过短，提取不完全；超声提取时间过长，促进剂TMTD可能降解，造成测试结果变小；当超声提取时间为30 min时提取效率最大。因此本工作超声提取时间选择30 min。

表1 超声提取时间对样品提取效率的影响Tab.1 Effect of ultrasonic extraction time on sample extraction efficiency

2.6 提取次数的选择

在提取瓶中加入1 g样品，加入15 mL丙酮，超声提取30 min，收集提取液，提取液过滤、测试；再次加入10 mL丙酮，在相同条件下超声提取，收集提取液，提取液过滤、测试；再次加入10 mL丙酮，在相同条件下超声提取，收集提取液，提取液过滤、测试。

结果表明：3次提取液测试的峰面积分别为46.3，9.8，1.4；第1次提取效率即可达到85%左右，提取2次时提取效率可达到97%以上，达到分析测试的要求。因此本工作提取次数选为2，第1和第2次提取溶剂丙酮体积分别为15和10 mL，提取液合并后用丙酮定容至25 mL。

综上所述，促进剂TMTD检测的最佳试验步骤为：在提取瓶中加入1 g样品，加入15 mL丙酮，在室温下超声提取30 min，收集提取液；再加入10 mL丙酮，在室温下超声提取30 min，收集提取液；2次提取液合并，定容至25 mL，过滤；采用体积比为50/50的乙腈/水作为流动相进行洗脱，在DAD波长为215 nm下进行测试。

2.7 方法的线性关系及检出限和定量限

配制促进剂TMTD质量浓度为0.5，1.0，2.0，5.0，10.0 mg·L-1的一系列标准工作液，进行HPLC-DAD测试，绘制促进剂TMTD质量浓度（y）与峰面积（x）的标准工作曲线（见图6），得到的线性方程为y＝24.54x－2.027，线性相关因数为0.999 8。

在空白基质中加入低质量浓度（0.5 mg·L-1）的促进剂TMTD标准工作液，按照上述最佳试验步骤处理，测试，采用设备自带处理软件计算信噪比，采用3倍数信噪比测试检出限，10倍信噪比测试定量限，计算获得检出限和定量限。

结果表明，当促进剂TMTD标准工作液的质量浓度在0.5～10.0 mg·L-1范围内，标准工作曲线的线性相关因数为0.999 8，检出限为0.6 mg·kg-1，测定低限为2.0 mg·kg-1。

2.8 加标回收率和精密度

选用空白橡胶样品为空白基质，分别加入质量浓度为0.5，2.0，10.0 mg·L-1的促进剂TMTD标准溶液，按最佳试验步骤分别处理和测试6次，计算加标回收率和精密度，结果如表2所示。

表2 本方法的加标回收率和精密度（n＝6）Tab.2 Spiked recoveries and precisions of this method（n＝6）

从表2可以看出，本方法促进剂TMTD测定的加标回收率大于81%，相对标准偏差小于4.3%。

3 结论

采用HPLC-DAD测定橡胶中促进剂TMTD含量的方法为：橡胶样品加入丙酮，经超声提取，提取液过滤，在室温下采用体积比为50/50的乙腈/水作为流动相进行洗脱，在DAD波长为215 nm下进行HPLC-DAD测试。当标准工作液的质量浓度在0.5～10 mg·L-1范围内，标准工作曲线的线性相关因数为0.999 8。空白样品的加标回收试验结果表明，在优化试验条件下，本方法的加标回收率大于81%，测定低限为2.0 mg·kg-1，可满足橡胶样品中促进剂TMTD的测试要求。