离子色谱法测定聚乳酸（PLA）降解产物中3种有机酸阴离子

庄昌清 岳红 谢丽萍

（1西北工业大学应用化学系，西安 710129；2国家茶叶质量监督检验中心（福建），福建安溪 362400）

离子色谱法测定聚乳酸（PLA）降解产物中3种有机酸阴离子

庄昌清1岳红1谢丽萍2

（1西北工业大学应用化学系，西安 710129；2国家茶叶质量监督检验中心（福建），福建安溪 362400）

为了建立聚乳酸（PLA）降解产物中3种有机小分子酸阴离子［CH3CH（OH）COO－，CH3CH2COO－，CH3COO－］的离子色谱检验方法，将PLA降解第5天的产物过滤后用离子色谱检测，色谱条件：淋洗液为NaHCO3（6.0mmol／L）；流速为1.0mL／min；检测器为电导检测器。实验表明对乳酸、甲酸、乙酸标准曲线的线性相关系数在0.991以上，3种离子的相对标准偏差（RSD）在0.9%～3.7%。方法具有方便、准确、成本低的特点。

离子色谱；聚乳酸；有机酸；阴离子

1 前言

随着大量高分子材料在各个领域的应用，废弃高分子材料对环境的污染已成为世界性公害［1］。可生物降解材料正是治理白色污染治标又治本的有效途径，成为我国可持续发展的需要。聚乳酸具有良好的生物相容性、降解性，代谢的中间产物为乳酸，最终产物是水和二氧化碳，其应用前景十分广泛和重要［2］。通过对聚乳酸降解产物含量的研究可以预测聚乳酸的降解速率以及使用寿命［3－5］，因此对于聚乳酸产物的研究具有十分重要的意义。实验拟建立离子色谱直接电导法检测聚乳酸降解过程中产生的有机酸的含量。

2 实验部分

2.1 仪器、样品和试剂

离子色谱仪为ICS－1600（戴安公司），配备电导检测器、抑制器、串联泵、自动进样器；超纯水仪（摩尔公司）。

PLA，自制，甲酸对照品（0.88g／mL，AR），乙酸（0.995g／mL，AR），乳酸（0.85g／mL，AR）。

2.2 色谱条件

色谱柱为美国戴安公司AG22柱，淋洗液为NaHCO3溶液（6.0mmol／L），流速1mL／min，进样体积为10μL，柱温30℃，池温35℃，电导检测器检测。

2.3 标准溶液的配制

分别准确量取乳酸（117μL）、甲酸（114μL）和乙酸（100μL）于100mL容量瓶中，用超纯水稀释至刻度，摇匀得质量浓度均为1g／L的乳酸、甲酸和乙酸混合标准母液；各种浓度的工作溶液以此用水稀释而成，分别吸取混合标准母液200、400、600、800、1 000μL于100mL容量瓶中定容，得到质量浓度分别为2、4、6、8、10mg／L标准溶液。

2.4 样品的制备

称取10g PLA于150mL烧杯中，加入50mL二氯甲烷，搅拌溶解。全部溶解后，取25mL倒入表面皿，静置一段时间，表面皿内的溶剂全部挥发，并在容器底部形成了膜。将表面皿放入恒温真空干燥箱，干燥2d，以使样品内的溶剂和水分完全挥发。将干燥好的膜取下备用。

将膜至于磨口细口瓶中，加入50mL超纯水后盖好，恒温25℃，降解5d。

取降解溶液，用0.45μm微孔滤膜过滤，进入离子色谱仪进行分析。

3 结果与分析

3.1 色谱条件的优化

AG22分离柱推荐的淋洗液为碳酸钠（4.5mmol／L）＋碳酸氢钠（1.5mmol／L），但是在该淋洗液下甲酸、乳酸、乙酸无法得到有效的分离，混合标准溶液色谱图如图1所示。

研究不同比例的碳酸钠和碳酸氢钠淋洗液对乳酸、甲酸、乙酸阴离子的分离效果表明，改变淋洗液中碳酸钠和碳酸氢钠的比例，能有效的对其进行分离。保持碳酸钠和碳酸氢钠总的物质的量为6mmol，不断增大碳酸氢钠的量，结果表明6mmol／L的碳酸氢钠淋洗液是最佳淋洗浓度，在此条件下，实现了乳酸、甲酸、乙酸3种离子的基线分离。

在淋洗液为碳酸氢钠（6mmol／L）条件下，3种酸的保留时间如图2所示。

图1 标准品离子色谱图Figure 1.An IC chromatogram of the standard sample.

图2 标准品离子色谱图Figure 2.An IC chromatogram of the standard sample.

3.2 标准曲线

配制一定浓度的混合标准溶液，其中乳酸、甲酸的浓度均分别为2、4、6、8、10mg／L，进样量为10μL，以质量浓度（X）为横坐标，峰面积（Y）为纵坐标，绘制标准曲线，建立回归方程，结果表明工作曲线有良好的线性，见表1。

表1 乳酸、甲酸、乙酸的标准曲线Table 1 The standard calibration curves for lactic acid，acetic acid，and formic acid

3.3 样品测定

取PLA降解产物的样品，用离子色谱进行测定，测得结果见表2。其中乳酸、乙酸和甲酸相对标准偏差分别为0.9%、3.7%、2.0%，其变异度均在5%以内，测定结果与国家认可方法测定结果基本一致。方法具有很好的准确度和精密度。

表2 离子色谱所测的乳酸、甲酸、乙酸的Table 2 The variability of lactic acid，formic acid，and acetic acid determined by ion chromatography／%

4 结论

对聚乳酸在水中的降解产物运用离子色谱方法进行了测定，降解的有机酸离子的标准曲线的线性相关性可达r＝0.991及以上，变异系数在5%以内，方法准确可靠。

［1］刘伯业，陈复生，何乐 .可生物降解材料及其应用研究进展［J］.塑料科技，2010（11）：87－90.

［2］汤顺清，牟善松，屠美.聚乳酸复合材料降解过程中降解速率及pH值的研究［J］.中国医学物理学杂志，2003（4）：299－300.

［3］郎美东，戴炜枫，杜征臻.官能团化己内酯与丙交酯无规共聚物的合成与降解性能［J］.高等学校化学学报，2009（10）：2076－2081.

［4］陈栋梁，鲁越，熊左春.聚（L－丙交酯－co－ε－己内酯）力学性能和降解性能研究［J］.塑料工业，2010（08）：34－38.

［5］廖戎.聚乳酸和ε－己内酯共聚物生物可降解材料的体外降解研究［J］.西南民族大学学报：自然科学版，2010（02）：252－256.

Determination of Three Kinds of Organic Acid Anion in PLA Degradation Product by Ion Chromatography

ZHUANG Changqing1，YUE Hong1，XIE Liping2
（1.DepartmentofAppliedChemistry，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710129，China；2.NationalTeaQualitySupervisionandInspectionCenter（Fujian），Anxi，Fujian362400，China）

A new ion chromatographic method was established for determination of three kinds of small organic acid anions［CH3CH（OH）COO－，CH3CH2COO－，CH3COO－］in the PLA degradation product.The PLA degradation products formed by five－days’degradation reatction were filtered and then tested by ion chromatography.The chromatographic conditions were：sodium bicarbonate（6mmol／L）as eluent，the flow rate of 1.0mL／min，and conductivity detection.The correlation coefficients of the standard calibration curves for lactic acid，formic acid，and acetic acid were all above 0.991.The RSDs for the three kinds of anions were between 0.9%and 3.7%.This method is convenient，accurate，and low cost.

ion chromatography（IC）；PLA；organic acid；negative ion

O657.7＋5；TH833

A

2095－1035（2012）03－0058－02

10.3969／j.issn.2095－1035.2012.03.018

2012－07－02

2012－08－06

庄昌清，男，助理工程师，主要从事橡胶、杜仲胶的制备工艺研究。E－mail：zcqsemail＠163.com