CN103353489B - 一种利用气质联用仪检测异佛尔酮二异氰酸酯的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用气质联用仪检测异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)的方法，采用气质联用仪进行检测，外标法定量分析，采用的色谱柱为HP-5MS5%PhenylMethylSilox毛细管色谱柱(30m×0.25mm)，柱温为150℃保持2min，以5℃/min升温至200℃保持10min；以氦气为载气，载气的流速为0.8-1.5mL/min；气化室温度为260℃；分流比为30:1；采用EI离子源，电离电压为70eV，离子源温度为230℃；四级杆温度为150℃；传输线温度为280℃；进样体积1μL。该方法能够对IPDI实现跟踪检测，准确度高，稳定性好，而且省时省力，填补了现有技术的空白。

Description

一种利用气质联用仪检测异佛尔酮二异氰酸酯的检测方法

技术领域

本发明属于分析技术领域，涉及异佛尔酮二异氰酸酯的检测方法，具体涉及一种利用气质联用仪检测异佛尔酮二异氰酸酯的方法。 

背景技术

近年来我国经济发展增长速度很快，国内市场对聚氨酯材料需求量很大,从而带动异佛尔酮二异氰酸酯(简称IPDI)需求呈现快速增长态势。IPDI化学名为3-异氰酸酯基亚甲基-3，5，5-三甲基环己基异氰酸酯，它的工业产品是顺、反式异构体(3：1)的混合物。IPDI是最具通用性的脂肪族二异氰酸酯，几乎与所有树脂以及所有溶剂都相溶。其相对分子质量大、毒性小、耐侯性好、不易泛黄、价格适宜、使用年限较长，与其它异氰酸酯相比，耐热性能更好。 

异佛尔酮二异氰酸酯是本实验的研究对象，是合成实验的目标产物，对其含量的检测能够指导我们的合成实验。 

经查阅国内外相关的文献与专利，均未查到利用气相色谱或气质联用色谱检测IPDI的报道。 

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种利用气质联用仪检测异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)的方法，该方法能够对IPDI实现跟踪检测，准确度高，稳定性好，而且省时省力。 

本发明所述的利用气质联用仪检测异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)的方法，采用气质联用仪进行检测，外标法定量分析，具体步骤包括： 

(1)用纯丙酮作溶剂配置IPDI标准储备溶液，再配置IPDI标准溶液A、B、C、D、E，利用气质联用仪进行检测，并同时记录峰面积；采用外标法绘制IPDI的含量-加和峰面积的标准曲线，得出标准曲线回归方程：y=10⁸x-6578.2，R²=0.9999，式中y表示峰面积，x表示浓度，单位为mg/mL，R为线性相关系数； 

(2)用纯丙酮作溶剂配置IPDI样品溶液，利用气质联用仪进行检测，并同时记录峰面积，根据步骤(1)的标准曲线回归方程计算得出IPDI的含量； 

所述气质联用仪为Agilent5975C-7890AGC-MS联用仪；所采用的色谱柱为HP-5MS5%PhenylMethylSilox毛细管色谱柱，柱长30m,柱内径0.25mm，以氦气为载气；气化室温度为260℃；分流比为30:1；所采用的离子源为EI离子源，离子源的电离电压为70eV，离子源温度为230℃；四级杆温度为150℃；传输线温度为280℃。 

本发明所述检测条件除特别说明外，均为常规设置条件。 

选取常用的HP-5ms,DB-225,HP-INNOWAX色谱柱为分离色谱柱，在其它 条件完全相同的条件下，通过实验发现，IPDI样品在HP-5ms色谱柱上不仅能得到良好的分离，而且在峰形、分离度、对称度等方面较其它色谱柱为优。 

气化室温度为260℃，是因为所采用的色谱柱的最高耐受温度为325℃，但是日常使用的时候，260℃为固定相流失临界点，是正常使用色谱柱的最高温度，若汽化室温度采用其它温度，其固定相就会流失殆尽，属于破坏性使用。 

在其它条件完全相同的条件下，选取分流比为30:1，其峰面积、分离度、对称度均为达到最好效果。 

为了保证整个体系中的离子为气态，所述离子源温度为230℃，四级杆温度为150℃，传输线温度为280℃，从而达到气相分离的目的。 

所述色谱柱的温度为150℃保持2min，以5℃/min升温至200℃保持10min。这样的升温程序，是综合分离度、对称度和分析时间等各个要素最终优化的结果。若柱温采用恒温，则需要检测的时间很长，不但浪费时间，而且从经济角度考虑，成本较大。 

所述载气的流速为0.8mL/min-1.5mL/min，在其它条件完全相同的条件下，对IPDI样品进样分析，发现载气的流速对样品的分离度，对称度，峰形等影响很小。但是从经济角度考虑，为了节省成本，载气的流速优选为1.0mL/min。 

所述检测方法中每次进样的样品体积为1μL。 

所述检测方法中以氦气为载气，因为氦气的电离能(24.6EV)远高于一般有机化合物的电离能(10EV)，因此氦气的电离效率相对低于一般有机化合物，对总离子流的干扰小；氦气还具有化学惰性好、不干扰质谱图、不干扰总离子流检测；具有使载气气流中的样品富集的特征、质量少、容易被真空抽走等特点。 

由于IPDI为顺反异构体的混合物，其中顺式异构体与反式异构体的比例为3:1，因此可以采用气质联用仪对IPDI进行检测，绘制IPDI的含量-加和峰面积的标准曲线，得到标准曲线回归方程，从而采用外标法对IPDI进行定量分析。 

本发明所述的利用气质联用仪检测异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)的方法，该方法能够对IPDI实现跟踪检测，准确度高，稳定性好，而且省时省力，填补了现有技术的空白。 

附图说明

图1为IPDI标准品总离子流图； 

图2为实施例1中采用本发明所得的IPDI样品总离子流图； 

图3为实施例2中采用本发明所得的IPDI样品总离子流图； 

图4为实施例3中采用本发明所得的IPDI样品总离子流图； 

其中图中横坐标表示出峰时间，纵坐标表示离子峰的强度，即相对丰度；图1和图3是在检测条件完全相同的情况下，载气流速为1.0ml/min得到的谱图，其中图1中反式IPDI的出峰时间为6.313min，顺式IPDI的出峰时间为6.701min； 图2是在检测条件完全相同的情况下，载气流速为0.8ml/min得到的谱图；图4是在检测条件完全相同的情况下，载气流速为1.5ml/min得到的谱图。 

具体实施方式

实施过程中所采用的气质联用仪为安捷伦公司生产的Agilent5975C-7890AGC-MS联用仪，本方法的检测限是1×10^-4mg/mL，定量限是3×10^-4mg/mL。另外，本发明所述检测条件除特别说明外，均为常规设置条件。 

实施例1 

现有一批异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)货物，数量100公斤，需要检测该批货物中IPDI的有效含量。 

所采用的色谱条件：色谱柱为HP-5MS5%PhenylMethylSilox毛细管柱；柱温为150℃保持2min，以5℃/min升温至200℃保持10min；以氦气为载气，载气压力为91.92kMPa，气体流速为0.8ml/min；气化室温度为260℃；分流比为30:1； 

所采用的质谱条件：离子源为EI离子源；电离电压为70eV，离子源温度为230℃；四级杆温度为150℃；传输线温度为280℃。 

具体步骤包括： 

(1)配置IPDI标准溶液 

精密称取10.2mgIPDI标准品于100mL容量瓶中，用丙酮定容至刻度配成1.02×10^-2mg/mL的母液。分别精确移取1mL、2mL、5mL、10mL、25mL母液于100mL容量瓶中丙酮定容到刻度得到试液A、B、C、D、E，其浓度分别为1.02×10^-3mg/mL，2.04×10^-3mg/mL，5.10×10^-3mg/mL，1.02×10^-2mg/mL，2.55×10^-2mg/mL； 

(2)绘制标准曲线 

将标准溶液A、B、C、D、E摇匀后，分别准确吸取1μL，直接进样分析，并同时记录峰面积分别是153247，305553，750235，1492470，3801175；绘制IPDI的浓度-加和峰面积的标准曲线，得出标准曲线回归方程：y=10⁸x-6578.2，R²=0.9999，式中y表示峰面积，x表示浓度，单位为mg/mL，R为线性相关系数； 

(3)配置IPDI样品溶液 

精密称取20mg(W)IPDI样品(纯度约为80%)，纯丙酮定容至250mL(V₂)容量瓶得样品母液D1，分别精密移取四份10mL(V₃)样品母液D1分别定容至100mL(V₁)得样品试液K1，L1，M1，N1；采用同样的色谱条件在气质进样1μL分析，并同时记录峰面积； 

(4)计算IPDI的含量 

$X=\frac{(Y+6578.2)\×V_1\×V_2}{{1\×10}^8\×V_3\×W}\×100\%$

式中 

X为IPDI的质量分数，%； 

Y为峰面积； 

V₁为样品试液定容体积，mL； 

V₂为样品母液定容体积，mL； 

V₃为移取的样品母液的体积，mL； 

W为样品的质量，mg。 

实施例2 

现有一批异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)货物，数量200公斤，需要检测该批货物中IPDI的有效含量。 

所采用的色谱条件：色谱柱为HP-5MS5%PhenylMethylSilox毛细管柱；柱温为150℃保持2min，以5℃/min升温至200℃保持10min；以氦气为载气，载气压力为91.92kMPa,气体流速为1.0ml/min；气化室温度为260℃；分流比为30:1； 

所采用的质谱条件：离子源为EI离子源；电离电压为70eV，离子源温度为230℃；四级杆温度为150℃；传输线温度为280℃。 

一种利用气质联用仪检测异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)的方法，具体步骤包括： 

(1)配置IPDI标准溶液 

同实施例1； 

(2)绘制标准曲线 

同实施例1； 

(3)配置IPDI样品溶液 

精密称取20mg(W)IPDI样品(纯度约为80%)，纯丙酮定容至250mL(V₂)容量瓶得样品母液D2，分别精密移取四份10mL(V₃)样品母液D2分别定容至100mL(V₁)得样品试液K2，L2，M2，N2；采用同样的色谱条件在气质进样1μL分析，并同时记录峰面积； 

(4)计算IPDI的含量 

$X=\frac{(Y+6578.2)\×V_1\×V_2}{{1\×10}^8\×V_3\×W}\×100\%$

式中 

X为IPDI的质量分数，%； 

Y为峰面积； 

V₁为样品试液定容体积，mL； 

V₂为样品母液定容体积，mL； 

V₃为移取的样品母液的体积，mL； 

W为样品的质量，mg。 

实施例3 

现有一批异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)货物，数量500公斤，需要检测该批货物中IPDI的有效含量。 

所采用的色谱条件：色谱柱为HP-5MS5%PhenylMethylSilox毛细管柱；柱温为150℃保持2min，以5℃/min升温至200℃保持10min；以氦气为载气，载气压力为91.92kMPa，气体流速为1.5ml/min；气化室温度为260℃；分流比为30:1； 

所采用的质谱条件：离子源为EI离子源；电离电压为70eV；离子源温度为230℃；四级杆温度为150℃；传输线温度为280℃。 

一种利用气质联用仪检测异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)的方法，具体步骤包括： 

(1)配置IPDI标准溶液 

同实施例1； 

(2)绘制标准曲线 

同实施例1； 

(3)配置IPDI样品溶液 

精密称取20mg(W)IPDI样品(纯度约为80%)，纯丙酮定容至250mL(V₂)容量瓶得样品母液D3，分别精密移取四份10mL(V₃)样品母液D3分别定容至100mL(V₁)得样品试液K3，L3，M3，N3；采用同样的色谱条件在气质进样1μL分析，并同时记录峰面积； 

(4)计算IPDI的含量 

$X=\frac{(Y+6578.2)\×V_1\×V_2}{{1\×10}^8\×V_3\×W}\×100\%$

式中 

X为IPDI的质量分数，%； 

Y为峰面积； 

V₁为样品试液定容体积，mL； 

V₂为样品母液定容体积，mL； 

V₃为移取的样品母液的体积，mL； 

W为样品的质量，mg。 

试验例 

为验证上述发明所述方法的可行性和准确性，进行了如下验证试验： 

(1)精密度考察 

精密称取46.8mgIPDI标准品于100mL容量瓶中，用丙酮定容至刻度配成0.468mg/mL的母液B。精确移取1.00mL上述溶液于100mL容量瓶中，用丙酮定容到刻度得到试液F(浓度为4.68×10^-2mg/mL)，摇匀后准确吸取1μL，直接采用气质联用仪进样检测，并同时记录峰面积。连续进样6次，比较峰面积得到，其RSD小于5%，因此仪器稳定性良好。 

表1精密度考察数据表 

(2)准确度考察 

试液F于4℃放置，并分别在0h，6h，12h，24h，48h，72h进样1μL，并同时记录峰面积，比较峰面积得到，其RSD小于5%，因此样品溶液的稳定性良好。 

表2准确度考察数据表 

(3)重现性考察 

由不同的人于不同的实验室在相同的型号的不同仪器上连续进样5次，考察该方法的重现性。 

精密称取53.9mgIPDI标准品于100mL容量瓶中，用丙酮定容至刻度配成0.539mg/mL的溶液液。精确移取1mL上述溶液于100mL容量瓶中丙酮定容到刻度。摇匀后准确吸取1μL，直接进样分析，并同时记录峰面积，比较其峰面积得到，RSD小于5%，因此方法的重现性比较好。 

表3重现性考察数据表 

(4)加标回收试验 

精密称取19.6mg标准品溶于100mL容量瓶中，丙酮定容到刻度配成1.96×10^-1mg/mL的母液C，精密移取3份1mL母液C于100mL容量瓶中，分别加入相当于1.0×10^-3mg/mL，2.0×10^-3mg/mL，3.0×10^-3mg/mL的标准品的浓溶液并定容至刻度，分别标记为试液H、I、J，并分别分别进样1μL,根据峰面积计算其加标回收率。数据如下： 

表4加标回收率考察数据表 

通过以上精密度、稳定性、重现性以及加标回收试验得到的结果可以证明该方法的建立是可行的。 

Claims (3)

1.一种利用气质联用仪检测异佛尔酮二异氰酸酯的方法，其特征在于：采用气质联用仪进行检测，外标法定量分析，具体步骤包括：

（1）用纯丙酮作溶剂配置IPDI标准储备溶液，再配置IPDI标准溶液A、B、C、D、E，利用气质联用仪进行检测，并同时记录峰面积；采用外标法绘制IPDI的含量-加和峰面积的标准曲线，得出标准曲线回归方程；

（2）用纯丙酮作溶剂配置IPDI样品溶液，利用气质联用仪进行检测，并同时记录峰面积，根据步骤（1）的标准曲线回归方程计算得出IPDI的含量；

所述气质联用仪为Agilent 5975C-7890A GC-MS联用仪；所采用的色谱柱为HP-5MS 5%Phenyl MethylSilox毛细管色谱柱，柱长30m, 柱内径0.25mm，以氦气为载气；气化室温度为260℃；分流比为30:1；所采用的离子源为EI离子源，离子源的电离电压为70 eV，离子源温度为230℃；四级杆温度为150℃；传输线温度为280℃；

所述色谱柱的温度为150℃保持2min，以5℃/min升温至200℃保持10min；

所述载气的流速为0.8-1.5 mL/min。

2.根据权利要求1所述的利用气质联用仪检测异佛尔酮二异氰酸酯的方法，其特征在于：所述载气的流速为1.0 mL/min。

3.根据权利要求1所述的利用气质联用仪检测异佛尔酮二异氰酸酯的方法，其特征在于：所述检测方法中每次进样的样品体积为1μL。