凝胶排阻色谱法测定酚醛树脂中的游离苯酚

2017-07-23阮振刚刘慧娜高剑琴

轮胎工业 2017年4期

阮振刚，刘慧娜，高剑琴，董栋

（北京彤程创展科技有限公司，北京 100176）

酚醛树脂是轮胎加工助剂。酚醛树脂的相对分子质量和游离苯酚含量是比较重要的性能参数。通常情况下，树脂的相对分子质量是通过凝胶排阻色谱法得到，游离苯酚含量则是通过其他色谱方法测定。本工作利用凝胶排阻色谱、示差检测器和紫外检测器串联使用，一次进样，同时得到酚醛树脂的平均相对分子质量、相对分子质量分布和游离苯酚含量。

1 实验

1.1 试剂

四氢呋喃、甲醇和乙腈为色谱纯，丙酮、苯酚、对叔丁基苯酚、对辛基苯酚、间苯二酚和间甲酚为分析纯，均为市售。

1.2 试验仪器

Waters 2695型液相色谱仪，Waters 2996型二极管阵列检测器，Waters 2414型示差检测器，HR3+HR1+HR0.5型凝胶排阻色谱柱，Waters Sunfire型液相色谱柱（C18，250 mm×4.6 mm），Anglent 7890A型气相色谱（HP-5色谱柱，30 m×320 μm×0.25 μm），METTLER TOLEDO AB265-S型电子天平，0.45 μm微型过滤器。

1.3 试验方法

凝胶排阻色谱法、液相色谱法和气相色谱法均采用外标法进行定量测试。凝胶排阻色谱法的流路如图1所示，具体操作方法如下。

图1 凝胶排阻色谱法双检测联用装置示意

（1）苯酚标准溶液配制。称取一定量苯酚，用四氢呋喃溶解，定容于100 mL容量瓶，作为母液待用。依次移取母液7.5，5，1，1和0.5 mL，分别转移至10，10，5，10和10 mL容量瓶中，最后用四氢呋喃定容。其他游离苯酚标准溶液按照同样的方法配制。

（2）聚苯乙烯标准品溶液配制。称量一定量相对分子质量已知的聚苯乙烯标准品，用四氢呋喃溶解，定容于10 mL容量瓶中。

（3）样品的配制。称取25 mg左右的酚醛树脂，用四氢呋喃溶解，定容于10 mL容量瓶。其他酚类的酚醛树脂溶液按照同样方法配制。

（4）仪器测定。将液相色谱仪、凝胶排阻色谱柱、示差检测器和二极管阵列检测器依次相连，以1 mL·min-1流速等度洗脱，进样体积为100 μL。待仪器运行稳定后，将苯酚标准溶液、聚苯乙烯标准品溶液和待测样品溶液依次抽取2 mL，并用0.45 μm的滤膜过滤，转移到2 mL的样品瓶中，编程，依次进样。苯酚标准溶液进样2次，面积取平均值制作标准曲线；聚苯乙烯标准品溶液进样1次，制作相对分子质量曲线；待测样品进样3次，游离苯酚面积取平均值计算质量浓度。

2 结果与讨论

2.1 酚醛树脂相对分子质量

凝胶排阻色谱仪单独连接示差检测器与串联示差检测器、二极管阵列检测器得到的平均相对分子质量结果见表1。由表1可见，在凝胶排阻色谱法系统中单独连接示差检测器与串联示差检测器和二极管阵列检测器，得到的酚醛树脂平均相对分子质量和相对分子质量分布结果基本一致，两种方法的检测结果相对偏差均小于3%。

表1 单检测器与双检测器的平均相对分子质量测定结果

2.2 酚醛树脂游离苯酚含量

凝胶排阻色谱仪与双检测器联用时通过二极管阵列检测器得到的谱图如图2所示。由图2可以看出，游离苯酚实现了很好地分离，可以通过峰面积进行定量，游离苯酚的质量浓度标准曲线如图3所示。

图2 凝胶排阻色谱法双检测联用二极管阵列检测器谱

图3 凝胶排阻色谱法双检测联用测试游离苯酚的质量浓度标准曲线

分别采用3种方法对多种样品进行测试，对比分析不同方法得到的游离苯酚数据，结果见表2。由表2可以看出，3种方法的测试结果基本一致，各自的结果与平均值的偏差不大，而且3种方法的相对标准偏差均在6%以内。通过同样的试验方法，对于游离对叔丁基苯酚、对特辛基苯酚和间苯二酚，凝胶排阻色谱无法得到分离度很好的谱峰，无法确定其游离苯酚的特征峰，原因是实验室现有凝胶色谱柱无法很好地实现游离苯酚的分离，并且游离苯酚的峰形不固定，无法进行面积积分。