纺织品游离芳香胺4,4’-二氨基二苯甲烷的测定

文/梁花 余东杰 刘斌熙

1 引言

在纺织品中，芳香胺除了来自织物染料的裂解，还有部分来自织物本身的残留，也就是游离态的芳香胺。游离态芳香胺是以初级芳香胺的方式，直接赋存在织物中。这些赋存在织物的芳香胺与人体直接接触，不需要任何体系环境条件，就有可能直接被皮肤吸收，改变人体的DNA从而致癌致畸[1]。其实Oeko-Tex Standard 100[2](《生态纺织品标准100》)于2006年就新添加了含有游离态致癌芳香胺物质，规定一些织物需检测24种游离态致癌芳香胺，规定其限量为20mg/kg[3]。然而，目前服饰方法标准检测的致癌芳香胺包括经还原裂解后得到的芳香胺以及游离芳香胺的总和[4-5]。而单独对游离芳香胺进行考核，将成为产品标准考核有害芳香胺的趋势，我们没法用现有的方法单独测定织物中的游离芳香胺。文献中已报道的这些游离芳香胺的测试方法主要集中在食品接触材料[6]、有塑料制品[7]、美术颜料[8]、污染废水[9]等，系统研究纺织品中游离态芳香胺的文章很少，所以探究纺织品游离态致癌芳香胺的测试方法是很有必要的。

目前，芳香胺的检测方法主要有液相色谱－质谱联用法（LC-MS）、气相色谱－质谱联用法（GC-MS）[8-13]高效液相色谱法（HPLC-DAD）[7]等。文献报道较多的是液相色谱串联质谱法，此方法灵敏度高，稳定性好，但对仪器的要求较高，不易普及；其次是气相色谱串联质谱法，但是由于气相的进样口温度高，一些高分子物质会裂解为小分子芳香胺，干扰测试结果，而高效液相色谱是分析实验室日常必备的仪器，其分析条件比较温和，对于织物中附存的高分子偶氮染料中间体和小分子游离芳香胺，能有效地分离且不互相干扰，因此本文选择高效液相色谱法（HPLC-DAD）来测试游离态芳香胺，必要时用气相色谱－质谱(GC-MS)辅助验证。

2 试验部分

2.1 仪器

Aglilent 1200型高效液相色谱仪，配有四元泵、自动进样器、柱温箱、在线真空脱气机和二极管阵列检测器；Aglilent 7890B-5977A 气质联用仪；超声波清洗器。

2.2 试剂

甲醇、乙酸乙酯、二-氯甲烷均为HPLC级。

2.3 标准溶液的配制

标准储备液（1000 mg/L）：称取4,4′-二氨基二苯甲烷标准品25.00 mg，置于25 mL容量瓶中，用少量甲醇溶解后，用甲醇定容至刻度，在温度4℃的冰箱中保存备用。

标准中间液（100mg/L）：吸取1mL标准储备液，置于10mL容量瓶中，用甲醇稀释并定容至刻度，备用。

2.4 色谱条件

2.4.1 高效液相色谱条件

色谱柱：XDB-C18柱（I.D.4.6×150mm，5μm）；洗涤梯度：见表1。柱温：40℃；流速：1.0 mL/min；检测器：DAD；检测波长：240/360nm；进样量：5μL。

表1 高效液相色谱梯度淋洗程序

2.4.2 气相色谱-质谱条件

毛细管色谱柱：DB-5MS 30m×0.25mm×0.25μm；进样口温度：250℃。

质谱接口温度：2 7 0℃；质量扫描范围：35amu～350amu；进样方式：不分流进样；载气：氦气（99.999%），流量为1.0 mL/min；进样量：1μL；离化方式：EI；离化电压：70eV；溶剂延迟：3.0min。

2.5 样品制备

2.5.1 样品准备

本文选取通过GB/T 17592—2011测试方法检出含有4,4′-二氨基二苯甲烷的阳性样品进行方法研究试验，表2为两个阳性样品的主要特征。

表2 阳性样品属性表

2.5.2 样品前处理

把剪成0.1 cm×0.1cm的方形试样若干，充分混匀后称取0.50g置于50mL玻璃管反应器中，加入5mL甲醇溶液，盖上盖子，放入超声中超声15min，取出静置，把萃取液用0.45μm微孔滤膜过滤，取滤液上机测试。

3 结果讨论

3.1 提取溶剂的选择

把样品剪碎成0.1 cm×0.1cm，纺织品因材质织法不同，其蓬松的程度也不一样，为了保证所有的纺织品在反应管中都能充分被溶剂浸没，本试验选取5mL溶剂来浸没0.5g样品，在常温条件下，超声20min，比较甲醇、二氯甲烷、乙酸乙酯3种溶剂的萃取效果，用HPLC/DAD定量，结果见表3。

由表3可知，对游离态4,4′-二氨基二苯甲烷的萃取效果最好的是甲醇，二氯甲烷次之，乙酸乙酯虽然也能萃取少量的游离态4,4′-二氨基二苯甲烷，但是效果比较差。因此本试验选取甲醇作为溶剂来萃取游离态芳香胺。

表3 不同溶剂对4,4’-二氨基二苯甲烷的萃取结果 mg/kg

3.2 萃取方式

纺织品检测的样品提取方式主要有超声提取、振荡提取、索氏提取以及快速溶剂提取。快速溶剂提取需配备快速溶剂萃取仪，此仪器比较昂贵，对于实际的推广不便；索氏提取作为经典的提取方式，提取完全，但是提取时间一般较长；只有超声提取和振荡提取，既易于操作，又简单快速。

以甲醇作为提取溶剂，在常温下，对两种萃取方式分别称取样品S1、样品S2各3个平行样品进行试验，对比超声提取和振荡提取两种萃取方式对纺织样品中游离态4,4′-二氨基二苯甲烷提取效果，结果见表4。

从表4可以看出，不管是样品S1还是样品S2，超声提取结果都比振荡的萃取结果大，且相对标准偏差RSD较小，所以选取超声为本试验的萃取方式。

表4 不同萃取方式对4,4’-二氨基二苯甲烷的萃取结果

3.3 萃取温度的选择

测定纺织品中可分解芳香胺染料时，温度是在70℃水浴振荡条件下进行。鉴于此，本试验采用甲醇为提取溶剂，选取常温（约40℃）、50℃、60℃、70℃4个温度，考察超声温度对样品中游离态芳香胺的提取效率，结果如图1所示。

图1 显示，温度在50℃时达到了一个最高的萃取量，当温度升高时，萃取量明显下降，虽然70℃时候的萃取量略有升高，但是还是没有50℃时候萃取量高。可见较高的温度导致4,4′-二氨基二苯甲烷的提取效率下降，故萃取温度选择50℃。

图1 萃取温度对4,4’-二氨基二苯甲烷的萃取结果影响

3.4 萃取时间

在常温条件下考察了超声提取的时间对萃取结果的影响。本试验本着快速高效的原则，在0～40min范围内，选取5min、15min、20min、30min、40min这5个时间点作为测试点，比较萃取时间对试验结果的影响，结果如图2所示。

图2 萃取时间对4,4’-二氨基二苯甲烷的萃取结果影响

在0～20min之间，萃取量在15分钟的时候达到一个小高峰；在20～40min之间，萃取量在30分钟的时候又达到一个小高峰；15min的小高峰与30min的小高峰的量差不多大，但是为了试验的高效快速，本试验选择15min作为最终超声萃取的时间。

3.5 方法的线性范围和检出限

本文采用Agilent 1200 型高效液相色谱仪对游离态4,4′-二氨基二苯甲烷进行定量分析，根据各化合物的响应情况，分别移取0.02mL、0.05mL、0.10mL、0.5mL、1.mL、5 mL的4,4′-二氨基二苯甲烷的工作液（2.3.2）到10mL的容量瓶，用甲醇定容，稀释成0.2mg/L、0.5mg/L、1.0mg/L、5.0mg/L、10.0mg/L、50.0mg/L系列浓度的标准溶液，以其浓度（x）和峰面积（y）绘制标准曲线，结果见图3。

图3 4,4’-二氨基二苯甲烷的浓度和峰面积的校正曲线图

由图3可知，0.2mg/L～50mg/L的浓度范围内，其线性方程为y=22.06x+4.86，相关系数r=0.99984，达到了大于0.999的标准要求，因此，在这个浓度范围内，其线性关系良好。

同时采用不含4,4′-二氨基二苯甲烷的空白布料样品按所述方法进行检测，取3 倍信噪比（S/ N=3）所对应的浓度为检出限（LOD），取10倍信噪比（S/ N=10）所对应的浓度为最低定量检出限（LOQ）。试验表明，布料中4,4′-二氨基二苯甲烷的检出限LOD 为2 mg/kg。最低定量检出限LOQ 为5 mg/kg。

3.6 回收率和精密度

采用不同成分的纺织品基质样品，进行不同基质的加标回收试验与精密度测定。在被选取的2个有代表性的不同材质（介质1：针织网布，成分为10.12%氨纶，88.82%锦纶。介质2：光面梭织布，成分100%涤纶）中分别添加5.36mg/kg、21.42mg/kg、107.09mg/kg3个水平的标准溶液，每个水平平行测定6次，计算方法的回收率，结果见表5。

由表5可知，不同基质中4,4′-二氨基二苯甲烷的回收率不同，在基质1中，平均回收率在91.18%～97.27%范围内，RSD为2.19%～7.12%；基质2中，平均回收率在71.58%～89.68%范围内，RSD为3.33%～5.67%。主要原因可能是织物对芳香胺的吸附作用不同导致的，织物1 表面光滑，而织物2表面凹凸不平，比较而言，织物2的比表面积更大，能吸附更多的芳香胺[14]，最终导致同等浓度的织物2回收率都会比织物1的回收率低。

表5 回收率结果图

3.7 实际样品检测

采用本文所建立的方法对常检出芳香胺的典型阳性样品进行检测，共选取13个典型阳性样品进行实际样品测试，结果见表6。

表6 实际样品测试结果

试验结果显示，目前常检出的游离态芳香胺只有2,4-二氨基甲苯和4,4′-二氨基二苯甲烷，其中游离的2,4-二氨基甲苯主要出现在复合布以及文胸类型的产品中，其游离态芳香胺主要来源于产品中的交联剂；而游离的4,4′-二氨基二苯甲烷主要出现在含有贴膜的产品以及成分为锦纶和氨纶混纺的针织布料中，对于贴膜的产品游离的芳香胺来源于交联剂，而对于锦纶和氨纶混纺的针织布料，游离芳香胺主要来源于氨纶。

4 结论

本文采用超高效合相色谱仪来检测纺织品中游离态芳香胺4,4′-二氨基二苯甲烷，并辅以气相色谱串联质谱法来验证，此方法能快速有效地检出纺织品中游离态4,4′-二氨基二苯甲烷，且整个试验流程简单环保，加标回收试验表明，本方法精密度好，回收率符合现有标准的要求；同时方法检测灵敏度高，检出限LOD 为2 mg/kg,，低于国家标准5 mg/kg，最低定量限LOQ 5mg/kg，与目前的国家标准相符合。唯一不足就是样品在用气相色谱串联质谱检测时的检出限比较高，不能达到国家标准要求，这方面还需要继续探索。