主题:【第十届原创】邻苯二甲酸酯假阳性判断---------这些年我们遇到的邻苯干扰物

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7月二等奖 年度三等奖
前言
玩具行业,邻苯二甲酸酯测试是个绕不开的话题。从业十年,我们接触到了各类材质的样品,对儿童产品中出现的常见邻苯二甲酸酯测试也做了些许总结。
本文仅以DINP测试作为案例,在常见环保增塑剂DOTP,DPHP干扰下如何去定性判断。抛砖引玉也!


1. 邻苯二甲酸酯简介

邻苯二甲酸酯(Phthalates)是指邻苯二甲酸(Phthalate acid) 的酯化衍生物,是塑料工业中最为常见的塑化剂。邻苯二甲酸酯在日常及工业上被广泛添加于高分子塑料产品的生产,如聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、泡棉,亦可添加于胶合剂、涂料、油墨中。研究表明, 邻苯二甲酸酯是一类环境激素, 可干扰人类和其他动物内分泌, 具有急毒性和致畸、致突变性, 甚至还有致癌活性。
2.  邻苯二甲酸酯相关法规
目前全球各国纷纷针对邻苯二甲酸酯的限制使用颁布法规:
法规邻苯二甲酸酯范围限量
欧盟2005/84/EC
中国
GB6675.1
DEHP、DBP、BBP

玩具及儿童护理用品 

总含量低于0.1%
DINP、DIDP、DNOP可入口的玩具及儿童护理用品总含量低于0.1%
美国CPSIADEHP、DBP、BBP<12岁且不能放入口的玩具单项低于0.1%
DEHP、DBP、BBP DINP、DIDP、DNOP<12岁且能放入口的玩具及儿童护理用品
日本ST2016DEHP、DBP、BBP玩具中的可塑性材料单项低于0.1%
DINP、DIDP、DNOP玩具可塑性材料中意图放入口中的部件单项低于0.1%
加拿大

SOR/2010-198

DEHP、DBP、BBP乙烯基玩具和儿童护理用品单项低于0.1%
DINP、DIDP、DNOP<4岁可入口的软性乙烯基玩具和儿童护理产品单项低于0.1%
巴西INMETRO

第369号法令

DEHP、DBP、BBP乙烯基玩具材料单项低于0.1%
DEHP、DBP、BBP 、DINP、DIDP、DNOP适用于3岁以下儿童的所有乙烯基材料的玩具单项低于0.1%

3. 邻苯二甲酸酯环保替代物
邻苯二甲酸酯具有生殖毒性和致癌性,近年来受到欧洲、美国等地区和国家的限用和禁用。2006年REACH法规采用后,Exxon Mobil 和Dow积极申请邻苯二甲酸酯的替代物专利。
下图为Eastman、Exxon Mobil和Dow发明的邻苯二甲酸酯替代物专利数量(1972-2010):

1999年开始,邻苯二甲酸酯替代物专利数量成指数型增长,这与严格的法规采用相吻合。

这些年,我们碰到的邻苯二甲酸酯环保替代物主要有:
名称简写商品名化学名CAS#生产商
DOTPEastman 168对苯二甲酸二异辛酯6422-86-2Eastman
DINCHHexamoll DINCH环己烷1,2-二甲酸二异壬基酯474919-59-0(U.S.)
166412-78-5(outside U.S.)
BASF
DPHPPalatinol DPHP邻苯二甲酸二(2-丙基庚)酯53306-54-0BASF
911PPalatinol 911P邻苯二甲酸二(C9-11)烷基酯68515-43-5BASF

以上环保替代物的碳链在C8-C11之间,测试时常常与待测物DINP(C9)、DIDP(C10)共流出,造成干扰,给定性定量带来困难。
4. 邻苯二甲酸酯的测试方法
4.1  实验部分
4.1.1  仪器︰7890A/5975C气质联用仪(安捷伦)、2300TH超声波清洗机(上海安谱)
4.1.2  试剂︰各邻苯二甲酸酯标准物质(Dr. Ehrenstorfer)、二氯甲烷(色谱级)
4.2  前处理
称取0.1g样品(安琪皮,PVC材质)放入可密封的棕色样品瓶中。加10mL的二氯甲烷到样品中,用超声波清洗器在40℃下萃取1h。取出棕色样品瓶,冷却样品溶液用0.45umPTFE滤膜过滤,取1.5 mL滤液上机测试。
4.3 仪器测试
4.3.1  仪器分析条件
色谱柱DB-5MS  30m×0.25mm×0.25μm;
流动模式1mL/min,匀速流速(氦气)
进样模式不分流
进样量1μL
进样口温度290°C
溶剂延迟5.8min
程序升温50°C,保持1min;30°C/min,280°C;15°C/min,310°C
最终保留时间2分钟
接口温度280°C
离子源电子电离源(EI),70 eV;离子源温度:230 ℃
测定方式全扫描模式(SCAN)定性,质量扫描范围:m/z=50~500,选择离子监测(SIM)定量。

4.3.2  测试谱图
通过scan数据可以发现:样品中存在高含量的对苯二甲酸二异辛酯(DOTP,RT=11.118min)、邻苯二甲酸二(2-丙基庚)酯(DPHP,RT=11.237min/11.444min)

将样品溶液稀释10倍后上机测试。
选择SIM数据,提取DINP特征离子m/z293,发现有疑似DINP特征峰出现(蓝色为含DINP的提取离子流图,黑色为样品提取离子流图)
DINP因含异构体,具有五指峰形,保留时间:(11.0~11.8)min(注:标样为混标,含有DNP)

5. 邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)假阳性判断
5.1  标准添加法
取0.5ml 样品提取溶液,加入0.5ml 2ug/ml的DINP标准溶液,上机测试。样品、样品加标与DINP标样的重叠图(EIC:m/z293)如下:

通过以上重叠图可以发现:
在1号&2号位置上,样品没有出现DINP的特征峰,在3号&4号位置上,样品中多出两个峰。因此样品中的DINP可能为假阳性。
5.2  疑似DINP物质的来源确定:
配制2ug/ml的DINP、1000ug/ml的DOTP和DPHP的单标溶液,上机测试。
DOTP与DINP标准样品的重叠图如下(EIC:m/z293):

DPHP与DINP标准样品的重叠图如下(EIC:m/z293):

结合以上图谱可以看出,疑似DINP的物质来源于样品中的增塑剂DPHP。
5.3  利用LC-MS进一步确认DINP假阳性
5.3.1  色谱条件设置(1260LC,Agilent):
色谱柱:Zorbax eclipse plus phenyl-hexyl;RRHT:2.1*50mm,1.8-Micron 600bar
流动相 A: 0.1%甲酸水溶液(加入0.1%甲酸铵)
流动相 B:甲醇(0.1%甲酸)
流  速:0.3ml/min
进样量:1uL
柱  温:40℃
运行时间:11.5min;平衡时间:2.0min
梯度洗脱:
时间,min流动相A,%流动相B,%
04060
22080
7298
7.5298
8.52080
9.04060

5.3.2    质谱条件设置(6120B,Agilent):
离子源:API-ES
加热载气温度:350℃
干燥气流量:10.0 L/min
雾化气压力:50 psig
毛细管电压:4000 V
扫描模式:SIM/SCAN
碎裂电压:
质量数(DINP)Fragment电压(V)
41950
42050

5.3.3  测试谱图
5.3.3.1  样品的谱图如下:

通过scan图谱,在DINP预期的保留时间范围内未发现明显的DINP准分子离子(m/z419).
5.3.3.2  样品加标的谱图如下:

在样品溶液中加入1ug/ml 的DINP标准溶液,通过SCAN图谱,可发现明显的DINP准分子离子(m/z419).
5.3.3.3  样品、样品加标及DINP标准样品堆叠图(EIC:m/z419)如下:

结合以上样品,样品加标以及标准样品的质谱图和色谱图,可确定样品中的DINP为假阳性。
总结
1. 针对样品中存在干扰物时,首先考虑稀释样品,稀释后的样品受干扰较小,目标物的保留时间和质谱图比例往往趋于期望值。
  需要注意的是稀释的倍数,需视干扰物和目标物浓度而定。
2.  通过标准加入法可以观察目标物的保留时间吻合性。加入标样的浓度建议为1-2倍的待测物浓度。
3.  资源允许下,可以用LC-MS或者LC-MS-MS来辅助定性定量。(像在高浓度的干扰物DOTP,DPHP下,积分293的离子峰面积结果会高于真实值)
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DINP和DONP是一对簇峰,大部分实验室都是积分在一起,当做是目标物,最近这几年出现了衍生物替代,峰型很接近,容易误导。
有雨的夜
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很好的原创
DINP这种一簇的很难积分,有时候测定受到的干扰比较大
LCMS等机器辅助判断很有利
缘来如此
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原文由 有雨的夜(774234134) 发表:
很好的原创
DINP这种一簇的很难积分,有时候测定受到的干扰比较大
LCMS等机器辅助判断很有利
目前环保增塑剂DOTP会强烈干扰DNOP,因为是同分异构体,所以给定性带来很大影响。
NxT
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有雨的夜
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我们一直是用GCMS做塑化剂,也看过液相的方法,我们只有HPLC没有MS,不太合适做我们的产品,不同机器相互印证最好了
symmacros
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很仔细的假阳性验证,这种干扰是需要非常仔细的判断的。
trilinger
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