固相萃取-气相色谱/质谱联用法测定聚氨酯合成革中12种多溴联苯（醚）和磷酸酯阻燃剂

马伟娟，杨锋波

（广州检验检测认证集团有限公司，国家皮革制品质量检测中心，广东广州510860）

1 引言

聚氨酯合成革具有良好的外观特性，并具有较强的真皮感，而且抗磨损、耐挠曲、抗老化等优异的机械性能，同时还具备耐寒性好、透气、加工方便、价格优廉等优点，成为了天然皮革的最为理想的替代品，广泛应用于服装、制鞋、箱包、家具、航空等行业，这就要求它的阻燃效果必须达到要求。

磷酸酯类和多溴联苯类化合物作为一类重要的阻燃剂，被广泛应用于软硬质聚氨酯泡沫塑料、聚氯乙烯、纺织品、合成革、化工以及电子等行业[1][2]。大量的试验研究表明，这两类阻燃剂性质很稳定，具有生物累积性[3]、致癌毒性[4]、生殖毒性[3]和致突变性[5][6]。

目前，对这两类阻燃剂的检测方法研究主要集中水体[7、8]、儿童用品[6]、空气[9]、食品[10]、化妆品[1]等领域。尚未有聚氨酯合成革中磷酸酯和多溴联苯（醚）的相关研究报道。研究发现，基质对六溴十二烷和十溴联苯在质谱端的响应干扰严重，因此对前处理的要求较高，提取净化是难点。本文采用超声萃取、固相萃取柱净化后进行气相色谱-质谱测定，建立了聚氨酯合成革中12种多溴联苯（醚）和磷酸酯的测定方法，该方法操作简单，净化效果好，基质干扰小，可用于聚氨酯合成革的实际检测工作。

2 实验部分

2.1 仪器、试剂与材料

Agilent 7890B型气相色谱仪，配有电子轰击离子（EI）源的5977B质谱检测器（美国Agilent公司）；AL204型电子天平（0.1 mg，梅特勒-托利多仪器上海有限公司）；KQ-800KDB型超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司）；ENVI-Carb固相萃取柱（500mg，德国 CNW 公司）；R-210旋转蒸发仪（瑞士步琪公司）。磷酸三邻甲苯酯（纯度97%）、磷酸三-（2-氯丙基）酯（纯度99.5%）、磷酸三 -（1,3-二氯异丙基）酯（纯度 96%）、磷酸三 -（2-氯乙基）酯（纯度96%）、六溴环十二烷（纯度95.1%）、磷酸三（2,3-二氯丙基）酯（纯度96%）、八溴联苯醚（纯度95%）、五溴联苯醚（97.7%）、四溴联苯醚（纯度 90%）、九溴联苯（纯度97%）、五溴联苯（纯度92%）和十溴联苯（纯度98%）均购于德国Dr.Ehrensorfer标准品公司；正己烷（色谱纯，德国CNW 公司）；乙酸乙酯（色谱纯，美国斯百全），乙腈（色谱纯，德国CNW公司），甲苯（色谱纯，广州化学试剂厂）。聚氨酯合成革样品均从市场购买。

2.2 标准溶液的配制

称取10 mg（精确至0.01 mg）标准品于10 mL棕色容量瓶中，磷酸酯阻燃剂、九溴联苯用乙酸乙酯溶解并定容；十溴联苯用少量甲苯溶解，之后用正己烷定容；其它标准品均用正己烷溶解并定容；再用单标移液器移取适量储备溶液，用正己烷稀释成不同浓度的标准工作溶液。标准储备溶液和工作溶液均保存于4℃冰箱中。

2.3 气相色谱-质谱条件

2.3.1 色谱条件

DB-5HT色谱柱（15 m×0.25 mm×0.1μm）；载气：高纯氦气，恒流，1.5 m L/min；柱温程序：初始温度90℃，以20℃/min升至250℃，再以45℃/min升至340℃，保持2 min；进样口温度：300℃；进样量：2μL，脉冲不分流；溶剂延迟时间：2.5 min。

2.3.2 质谱条件

离子源：EI，70eV；离子源温度：280μ；四级杆温度：180℃；传输线温度：300℃；选择离子检测（SIM）模式。12种阻燃剂特征离子见表1。

2.4 样品前处理

2.4.1 样品制备和提取

将聚氨酯合成革样品剪成0.5 cm×0.5 cm的小块，称取1.0 g（精确至0.1 mg）于50 mL的样品瓶中，加入20 m L乙酸乙酯 - 正己烷（3：5，V/V）混合溶液，置于超声波水浴中处理25 min，转移过滤提取液至100 mL圆底烧瓶中；样品中再加入 10 mL乙酸乙酯 -正己烷（3：5，V/V）混合溶液，超声处理15 min，转移过滤至烧瓶中，加入适量混合溶剂润洗样品瓶，合并溶液，于38℃水浴用旋转蒸发仪将提取液浓缩近干，提取液氮气吹干，用2 mL乙腈 - 甲苯溶液（3：1，V/V）复溶残渣，待净化。

表1 12种阻燃剂的特征离子

2.4.2 固相萃取净化浓缩

ENVI-Carb固相萃取柱用6m L甲醇活化，之后用6 mL乙腈-甲苯溶液（3：1，V/V）平衡，将2.3.1所得溶液上样，然后用2 mL乙腈 - 甲苯溶液（3：1，V/V）洗涤圆底烧瓶，用 8 mL 乙腈 - 甲苯溶液（3：1，V/V）洗脱目标物，收集所有洗脱液，氮气吹干，移取 1 mL 乙酸乙酯 - 正己烷（3：5，V/V）混合溶液复溶，过滤，供GC-MS测定。

图1 4种固相萃取柱对12种阻燃剂的净化回收率

图2 12种阻燃剂混合标准溶液的选择离子色谱图

3 结果与讨论

3.1 提取条件的研究

影响超声萃取效果的主要因素为萃取溶剂种类、萃取温度和萃取时间。采用不容溶剂萃取时，其萃取效率相差较大。试验分别选用乙酸乙酯、丙酮、正己烷、甲醇、乙腈、甲苯、乙酸乙酯 - 正己烷（3：5，V/V）混合溶液作为提取溶剂，对加标样品中12种阻燃剂进行萃取，结果发现，乙酸乙酯-正己烷（3：5，V/V）混合溶液的萃取效果最佳。因此，本试验选择乙酸乙酯-正己烷（3：5，V/V）位萃取溶剂。

以乙酸乙酯 - 正己烷（3：5，V/V）为萃取溶剂，对加标样品分别超声5、10、15、20、25、30、35、40min，结果发现，随着萃取时间的增加，对12种阻燃剂的萃取量逐渐增加，当萃取时间超过25min后，萃取量反而有所下降。因此本试验选择超声萃取时间为25 min，第二次萃取时间为15 min。

以乙酸乙酯 - 正己烷（3：5，V/V）为萃取溶剂，对加标样品分别在 20、30、40、50、60、70℃下超声萃取，结果发现，萃取温度对萃取量没有影响。因此本试验选择超声温度为室温。

表2 目标化合物的线性方程、相关系数、方法检出限和定量限

图3 不同质谱温度条件下的色谱图

3.2 固相萃取柱的选择

对于合成革萃取溶液的净化，考察了C18、弗罗里硅藻土、HLB和ENVI-Carb 4种固相萃取柱对目标物进行净化回收的效果。结果见图1和图2。

由图1可知，ENVI-Carb对目标分析物的净化回收率最高，且净化效果最好。C18柱对目标分析物的净化回收率接近ENVI-Carb，但回收率不稳定，且净化效果差；HLB柱对亲水性和亲脂性物质均有较好的吸附能力，由于磷酸三酯不含有亲脂性基团，HLB固相萃取柱对其的净化回收率差；样品经弗罗里硅藻土柱后，杂质较多，并无去除杂质。综合以上考虑，本试验选取ENVI-Carb柱对12种阻燃剂进行净化。

3.3 气相色谱-质谱条件的选择

3.3.1 柱温的选择

试验考察了升温程序对目标化合物的分离情况。结果表明：选择初始温度90℃，以20℃/min升至250℃，再以45℃/min升至340℃，保持2 min的升温程序，能实现目标物的良好分离，且响应值也较高。SIM色谱图见图2。

3.3.2 质谱条件的选择

试验过程中发现，十溴联苯为高沸点化合物，容易在质谱端残留，由图3可看出，当质谱的离子源温度为280℃，四级杆温度为180℃的条件下，色谱峰更尖锐，响应值更高，且此时离子源和四级杆不容易造成污染；当质谱的离子源温度为300℃，四级杆温度为200℃时，峰型、响应与280℃，180℃条件相似，故选择离子源温度为280℃，四级杆温度为180℃。

3.4 线性关系、检出限与定量限

按实验方法对目标分析物的标准溶液系列进行测定。其中，磷酸三邻甲苯酯、磷酸三-（1,3-二氯异丙基）和磷酸三（2,3-二氯丙基）酯的浓度范围为 0.05～10 mg/L，磷酸三-（2-氯丙基）酯、磷酸三-（2-氯乙基）酯、四溴联苯醚、五溴联苯醚和五溴联苯的浓度范围为0.1～10 mg/L，其它均为1～50 mg/L。

以峰面积为纵坐标，标准溶液浓度为横坐标，绘制各组份的标准曲线。对阴性样品进行前处理后的基质溶液加标进行检测，计算方法的检出限（LOD，S/N=3）和定量限（LOQ，S/N=10），见表 2。

表3 合成革加标测定的回收率和相对标准偏差

3.5 方法回收率与精密度

采用本方法对不含目标分析物的空白合成革样品进行低、中、高三个浓度水平加标试验，每个水平6个平行样，6次平行测定的回收实验结果见表3。这12种阻燃剂的平均回收率为87.5%～109.3%，相对标准偏差（RSD，n=6）为 1.5%～9.5%。

4 结论

本文建立了聚氨酯合成革中12种阻燃剂的固相萃取-气相色谱/质谱联用的检测方法，系统的研究了前处理方法、固相萃取条件，并对气相色谱-质谱条件进行了优化。该方法选择性好、准确度高、操作简便，能满足检测工作的实际需求。该方法可为制定相关检测标准提供参考。

参考文献：

[1]韩婉清,罗海英,陈立伟等.稳定同位素稀释气相色谱-质谱联用测定化妆品中5中磷酸三酯类化合物[J].分析化学,2014,42(10)：1441-1446.

[2]Marklund A,Andersson B,Haglund P.Cheno sphere,2003,53(9)：1137.

[3]Meeker JD,Stapleton H M.Environ Health Perspect,2010,118(3)：318.

[4]Umezu T,Yonemoto J,Soma Y,etal.Toxicol Appl Pharmacol,1998,148(1)：109.

[5]Mentzsche A,Schmuck G,Dekant W,etal.Chen Res Toxicol,1993,6(3)：294.

[6]赖晓芳,冯岸红,幸苑娜等.固相萃取-气相色谱/质谱联用法测定儿童手推车中3种有机磷酸酯阻燃剂[J].色谱,2015,33(11)：1186-1191.

[7]Qin H B,Fan L,Gu H D.Journal of Aanlytical Science(秦宏兵,范苓,顾海东,分析科学学报),2014,30(2)：259.

[8]Liang K,Niu Y M,Liu JF.Environmental Chemistry(梁钪,牛宇敏,刘景富.环境化学),2014,33(10)：1681.

[9]Carlsson H,Nilsson U,Becker G,etal.Environ Sci Telhnol,1997,31(10)：2931.

[10]李健,王翼飞,周显青等.凝胶渗透色谱-固相萃取结合色谱-质谱法测定乳制品中18种溴系阻燃剂[J].分析化学,2016,44(11)：1742-1747.