高效液相色谱-串联质谱法测定GB/T 18885—2020中禁用的磷系阻燃剂

文/林宁婷 林丽云 林嘉欢 林金美 杨燕

纺织品一般都是具有易燃或可燃性的材料，容易引起火灾事故，因此为了提高纺织品的安全性能，保障消费者的生命财产安全，需要对纺织品进行阻燃整理。由于磷系阻燃剂具有优良的阻燃效果，被广泛应用于纺织产品中[1-2]。但是，许多研究表明，部分有机磷阻燃剂对人体健康[3-6]和环境安全[7-8]具有极大的危害性。因此许多国家和地区出台了限制磷系阻燃剂的法律法规，目前相关的标准有ISO 17881-2:2016《纺织品 某些阻燃剂的测定 第2部分：磷阻燃剂》，该标准规定了对纺织品中磷系阻燃剂[三-（氮环丙基）-膦化氧（TEPA）、磷酸三（β-氯乙基）酯（TCEP）、三-（2,3-二溴丙基）磷酸酯（TRIS）]的测定，国标GB/T 24279.2:2021《纺织品 某些阻燃剂的测定 第2部分：磷系阻燃剂》，该标准规定了对纺织品中磷系阻燃剂[三-（氮环丙基）-膦化氧（TEPA）、磷酸三（β-氯乙基）酯（TCEP）、三-（2,3-二溴丙基）磷酸酯（TRIS），二-（2,3-二溴丙基）磷酸酯(BDBPP)]的测定。已有标准涉及4种磷系阻燃剂的同时检测。

新版GB/T 18885—2020《生态纺织品技术要求》中禁用阻燃剂清单中包含了6种磷系阻燃剂，除已有标准的4种磷系阻燃剂外，另外增加了磷酸三（1,3-二氯异丙基）酯（TDCPP）和磷酸三（二甲苯）酯（TXP）。目前关于磷酸三（1,3-二氯异丙基）酯（TDCPP）检测的报道，有气质联用法[9]和液质联用法[10]；关于磷酸三（二甲苯）酯（TXP）检测的报道，仅有气质联用法[11]，且尚未见有同时检测上述6种磷系阻燃剂的报道。

本文主要通过优化磷酸三（1,3-二氯异丙基）酯（TDCPP）、磷酸三（二甲苯）酯（TXP）的质谱条件，确认它们的定量离子对和定性离子对、碰撞能量、解离电压等质谱参数，并参照GB/T 24279.2—2021《纺织品 某些阻燃剂的测定 第2部分：磷系阻燃剂》标准的前处理方法和液相条件，使6种磷系阻燃剂得到有效分离，验证方法的有效性，建立了一种纺织品中6种磷系阻燃剂的检测方法，以应对GB/T 18885—2020《生态纺织品技术要求》的新规定。

1 试验部分

1.1 仪器和试剂

仪器：1290 In fi nity高效液相色谱仪，6410B三重四极杆质谱仪（美国安捷伦公司）；KQ2200DE型超声波发生器（昆山市超声仪器有限公司）；旋转蒸发仪（瑞士步琦公司）。

试剂：丙酮、乙腈（高效液相色谱纯，德国CNW科技公司）；乙酸铵（德国CNW科技公司）。

标准溶液配制：分别准确称取适量的6种磷系阻燃剂标准品，用乙腈烷制成浓度为1000 μg/mL的混合标准储备液，在4 ℃下保存；再用乙腈逐级稀释成不同浓度的系列标准工作溶液。

1.2 试验方法

1.2.1 样品处理

取代表性纺织品试样，将其剪碎至5mm×5mm，混匀后，称取1 g（精确至0.001g）置于具塞反应瓶中，加入20mL丙酮，放在40℃超声波发生器中超声萃取40min，将萃取液过滤后收集于100mL浓缩瓶中，再用20mL丙酮于40℃超声波发生器中萃取20min，过滤后合并萃取液于100mL浓缩瓶中，用旋转蒸发仪浓缩残余物至近干，取2mL乙腈溶解残余物，通过有机滤膜过滤，所得滤液于HPLC-MS/MS进行分析测定。

1.2.2 HPLC-MS/MS条件

1.2.2.1 HPLC条件

液相色谱柱：ZORB AX Ecl i pse P lus C 18(150mm×2.1mm×3.5μm，美国Agilent公司)；柱温30℃；流速：0.2mL/min；进样量：5.0μL；柱温30℃；流速：0.2mL/min；进样量：5.0 μL；流动相A：10mmol/L乙酸铵；流动相B：乙腈；梯度程序：0～3min，10%～70%B；3min～10min，70%～80%B；10min～12min，80%～95%B；12min～17min，95%B；17min～17.1min，95%～10%B；17.1min～25 min，10%B。

1.2.2.2 MS/MS条件

可以随机生成2N个长度为dimsize(2N代表初始种群数，dimsize代表参与重构的网络开关总数)的二进制串作为初始种群，将产生的种群分成两部分，一部分用PSO迭代，另一部分进行GA迭代。

电离方式：电喷雾电离ESI；电喷雾电压：4000V；扫描方式：正离子扫描；监测方式：多反应监测模式（MRM）；雾化气（氮气）压力：40Psi；干燥气（氮气）温度：350℃；干燥气流速：12 L/min。其他具体试验参数见表1。

表1 6种磷系阻燃剂的保留时间、母离子、子离子、碎裂电压、碰撞能量

测定方式：多反应监测(MRM )采集模式（母离子及子离子见表1）。

2 结果与讨论

2.1 HPLC-MS/MS分析条件的确定

2.1.1 流动相的选择

参照GB/T 24279.2—2021的流动相条件：流动相A：10mmol/L乙酸铵；流动相B：乙腈；梯度程序：0～3min，10%～70%B；3min～10min，70%～80%B；10min～12min，80%～95%B；12min～17min，95%B；17min～17.1min，95%～10%B；17.1min～25min，10%B。发现6种磷系阻燃剂均可实现基线分离，因此本试验就选择乙腈-乙酸铵作为流动相。

2.1.2 色谱柱的选择

选择ZORBAX Eclipse Plus C18（150mm×2.1mm×3.5μm）色谱柱对6种磷系阻燃剂进行分析，结果如图1。发现分离效果很好，且峰型对称尖锐，响应值较高，满足测定低限的需求。因此，本试验采用ZORBAX Eclipse Plus C18 (150mm×2.1mm×3.5μm)色谱柱进行分析。

图1 6种磷系阻燃剂在ZORBAX Eclipse Plus C18(150mm×2.1mm×3.5μm)色谱柱上的色谱图

2.1.3 质谱参数的选择

碎裂电压是毛细管的出口电压，决定母离子能否到达四极杆，会影响到母离子的传输效率，因此是需要优化的重要参数之一。碰撞能量是使母离子具有一定的动能与碰撞池中的碰撞气相撞，将动能转变为内能，有利于母离子碎裂，不同离子对所需要的碰撞能量不同，因此碰撞能量也是需要优化的重要参数之一。使用安捷伦Optimizer优化软件对子离子、碎裂电压和碰撞能量参数进行自动优化，基于优化结果建立的多重反应监测(MRM)质谱分析参数见表1。

2.2 样品提取方法的选择

参照GB/T 24279.2—2021的前处理方法：称取1g（精确至0.001g）置于具塞反应瓶中，加入20mL丙酮，放在40℃超声波发生器中超声萃取40min，将萃取液过滤后收集于100mL浓缩瓶中，再用20mL丙酮于40℃超声波发生器中萃取20min，过滤后合并萃取液于100mL浓缩瓶中，用旋转蒸发仪浓缩残余物至近干，取2mL乙腈溶解残余物，通过有机滤膜过滤，所得滤液于HPLC-MS/MS进行分析测定。

2.3 方法验证

2.3.1 线性关系和检出限

配制质量浓度为0.20mg/L～10.0 mg/L的6种磷系阻燃剂的混合标准工作溶液，按照1.2.2条件进行分析，以质量浓度x（mg/L）为横坐标，定量离子对的峰面积为纵坐标，绘制标准曲线，得到6种磷系阻燃剂的线性回归方程及相关系数见表2，可见6种磷系阻燃剂的定量离子对峰面积与质量浓度呈现良好的线性关系，相关系数在0.9982～0.9988。

表2 6种磷系阻燃剂的线性、相关系数、检出限及定量限

在阴性纺织样品中加入不同浓度的6种磷系阻燃剂混合标准溶液，按本方法进行处理检测，以3倍信噪比确定检出限（LOD），以10倍信噪比确定定量限（LOQ），结果见表2。可知6种磷系阻燃剂的定量限在0.05mg/kg～1.0mg/kg之间，表明本方法对6种磷系阻燃剂的测定具有较高的灵敏度，且满足GB/T 24279.2—2021标准对4种磷系阻燃剂：三-（氮环丙基）-膦化氧（TEPA）、磷酸三（β-氯乙基）酯（TCEP）、三-（2,3-二溴丙基）磷酸酯（TRIS）、二-（2,3-二溴丙基）磷酸酯(BDBPP)的测定低限为1.0mg/kg的要求。

2.3.2 加标回收率和精密度

选取阴性纺织品，分别添加3个浓度水平（1.0mg/kg、2.0mg/kg、10.0mg/kg)的6种磷系阻燃剂混合标准溶液，按照本方法进行处理然后采用确定的仪器方法进行分析测定，每个浓度水平平行测定7次，计算平均加标回收率和相对标准偏差，结果如表3。

表3 加标回收率及相对标准偏差（n=7）

在3个加标水平下，纺织品中6种磷系阻燃剂的平均回收率范围为84.55%～89.96%，相对标准偏差为2.71%～5.31%。可见在本试验条件下，本方法对6种磷系阻燃剂的测定具有较好的准确度和精密度。

3 结论

试验以丙酮为提取溶剂，超声萃取法对样品中的6种磷系阻燃剂进行提取，提取液经旋转蒸发浓缩-定容，用有机滤膜过滤后采用高效液相色谱-串联质谱法HPLC-MS/MS进行分析检测，建立了同时检测纺织品中三-（氮环丙基）-膦化氧（TEPA）、磷酸三（β-氯乙基）酯（TCEP）、三-（2,3-二溴丙基）磷酸酯（TRIS）、二-（2,3-二溴丙基）磷酸酯(BDBPP) 、磷酸三（1,3-二氯异丙基）酯（TDCPP）、磷酸三（二甲苯）酯（TXP）的检测方法，该方法具有操作简便、准确高效等优点，完全满足GB/T 18885—2020生态纺织品技术要求中对6种磷系阻燃剂的测定要求，可用于对纺织中6种磷系阻燃剂进行定性定量检测。