CN105548423A - 一种聚羧酸减水剂合成过程中剩余丙烯酸的定量检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚羧酸减水剂合成过程中剩余丙烯酸的定量检测方法。本方法是采用高效液相色谱法对混合溶液中丙烯酸进行的一种定量检测在检测过程中,使用了高效液相色谱和紫外检测器作为主要检测设备。首先将聚羧酸减水剂用溶剂配置成供试品溶液;丙烯酸的标准对照品同法处理,配制成标准对照品溶液。分别取供试品溶液、标准对照品溶液直接进样,采集色谱图,按外标法以峰面积计算残留丙烯酸单体含量。该方法的实施能有效地测定聚羧酸减水剂聚合过程中样品中残留丙烯酸的量,而且其定量限,精密度,线性等方面均经详细验证,实际检测效果良好。
Description
技术领域
本发明涉及水溶性混合溶液中残留丙烯酸含量的定量准确检测方法,具体涉及聚羧酸减水剂合成过程中丙烯酸含量的高效液相色谱检测方法。
背景技术
丙烯酸,重要的有机合成原料及合成树脂单体,是聚合活性较高的乙烯类单体,也是聚羧酸减水剂合成常用的小分子单体合成原料,化学式为:
聚羧酸减水剂是利用大分子单体与小分子单体共聚而成的一种具有梳形结构的高分子聚合物。常用的小分子单体主要是丙烯酸及其衍生物。减水剂中丙烯酸残留量的测定,有利于产品合称工艺的研究。
目前丙烯酸含量的定量测试方法有化学滴定和气相色谱法法。化学滴定法包括碘量法、溴加成法和乙酸汞加成法。这些方法适用于含有一种不饱和单体有效成分的含量测定,不适用于含有多种不饱和双键的减水剂混合溶液中其中某一种物质的定量测定。此外,碘量法和溴加成法的实验条件比较苛刻,也不能广泛应用。乙酸汞加成法实验条件温和,在国标GB/T12008.7-92里用于测定聚氨酯聚醚多元醇的不饱和度,但该国标适用于低不饱和度化合物的测定,可以用来测定低聚合度聚醚的双键保留率,却并不适合用来测定聚羧酸减水剂中丙烯酸的含量,且乙酸汞造成的环境污染问题也不容忽视。气相色谱法对待测样品的挥发性和热稳定性有较高的要求,而丙烯酸虽然在较高温度下容易气化挥发,却因为在受热情况下容易发生自聚而影响检测的精密度。另外聚羧酸减水剂的混合溶液在气化室内气化时,也可能由于高温发生分子链的断裂,对检测效果造成干扰。但是液相色谱却不受样品挥发性和热稳定性的限制。
用高效液相色谱,C-18柱对减水剂进行分析处理,操作简单,灵敏度高,重现性好,结果稳定性好。通过反复试验,本发明建立了一种测试聚羧酸减水剂残留丙烯酸的高效液相色谱(HPLC)检测方法。
发明内容:
针对现有检测技术的不足,本发明的目的在于建立一种检测聚羧酸减水剂中残留丙烯酸的HPLC方法,以利于聚羧酸减水剂产品合称工艺的研究。
本发明采用HPLC法检测丙烯酸的含量,用乙腈和磷酸盐溶液(10-100mmol/L的磷酸溶液,以NaOH调pH至(3.0-7.0)的混合溶液作流动相,等梯度洗脱,可以检测出丙烯酸的含量,操作简便,灵敏度高,准确度高,重现性好,并且主峰与杂质峰能很好分离,可以定量测得丙烯酸的含量,弥补现有技术的不足。
本发明所述技术方案如下:
本发明所述聚羧酸减水剂中残留小单体丙烯酸的高效液相色谱检测方法,其具体色谱条件如下:
色谱柱:C18柱,即十八烷基硅烷键合硅胶做填充剂的色谱柱。
流动相:流动相A:10-100mmol/L的磷酸盐溶液(配制10-100mmol/L的磷酸溶液,优选50mmol/L;以NaOH调pH至3.0-7.0,优选7.0),流动相B:乙腈,等梯度洗脱。
流速:0.8-1.5ml/min,优选1ml/min;
柱温:25-40℃,优选30℃;
检测器:紫外检测器,波长200±10nm,优选205nm;
进样量:20μl;
供试品溶液的配制:取减水剂的混合液,用溶剂溶解配制成每1g/L的聚羧酸减水剂溶液,并经0.22μm的水系滤膜过滤待用。
丙烯酸的标准对照品溶液:准确称取适量丙烯酸,用溶剂溶解配置成200×10-5mol/L的溶液,并经0.22μm的水系滤膜过滤;
配制标准对照品溶液和供试品溶液的溶剂为流动相A和B的混合溶液,其配比为流动相A:流动相B体积比=92:8。
测试:分别取供试品溶液与标准对照品溶液进样,采集色谱图,按外标法以峰面积计算聚羧酸减水剂中丙烯酸的含量。
丙烯酸含量
A为供试品溶液中丙烯酸的峰面积;A对为丙烯酸标准对照品溶液的峰面积;C为供试品溶液的浓度;C对为丙烯酸标准对照品溶液的浓度。
举例说明:图1为100×10-5mol/L的丙烯酸标准对照品溶液的液相色谱图;图2为200×10-5mol/L的减水剂供试品溶液的液相色谱图。
经计算,此减水剂供试品溶液中的丙烯酸含量为72%。
避免误差的操作注意事项:
(1)控制实验室的室温在15℃~30℃范围内,并且波动要小;湿度在45~80%范围内,否则可能产生长期有规则的噪声。
(2)流动相必须用液相色谱级或相当于该级别的流动相,所用的水均为超纯水,并经0.22um的滤膜过滤。
(3)仪器灌泵之前必须充分脱气,如不脱气易产生气泡,增加基线噪声,造成灵敏度下降,甚至无法分析。
(4)为提高测试精确度,可以增加平行测试次数,一般为2—4次,基本可以得到比较准确的分析结果。
(5)样品处理过程中尽量减少稀释次数,并使用高准确度的稀释工具。
采用本发明测试方法,具有以下优势:
1、可以测定丙烯酸的含量:采用本发明的检测方法,可以准确测出聚羧酸减水剂中残留的小分子单体丙烯酸含量,为聚羧酸减水剂自由基共聚合过程的研究提供了一种测试手段。
2、准确度高、灵敏度高:通过多次试验证实,本发明提供的检测方法,单体的检出限为1×10-5mol/L,定量限均为4×10-5mol/L,大大提高了检测的灵敏度,提高质量标准提供了可靠地检验基础。
附图说明
图1丙烯酸标准对照品溶液的液相色谱图
图2减水剂供试品溶液的液相色谱图
图3为本发明实施例2中丙烯酸标准对照品溶液的HPLC图;
图4为本发明实施例2中聚羧酸减水剂供试品溶液的HPLC图;
图5为本发明实施例3中丙烯酸标准对照品的线性关系图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的说明,但并不限制本发明保护范围。
主要仪器及色谱条件
Waters1525高效液相色谱仪,2489型紫外检测器
色谱柱:PLaquagel-OHMixed–H8μm两根水相GPC柱串联
以下实施例中检测所用聚羧酸减水剂样品由实验室合成。
丙烯酸标准对照品由天津福晨化学提供,分析纯试剂。
实施例1波长和流动相B的选择
取丙烯酸,用甲醇溶解,在190~400nm的波长范围内进行紫外全波长扫描,结果表明,其在200~220nm范围内有较大吸收,在205nm处有最大吸收。
由于使用紫外检测器时应考虑溶剂的截止波长,而常用有机流动相乙腈的截止波长为190nm,甲醇的截止波长为205nm,为保证丙烯酸能尽可能分离检出,检测波长需大于有机流动相的截止波长。因此选用乙腈为流动相B。为避免低波段的干扰,选择200±10nm为检测波长,优选205nm。
实施例2样品的测定
主要色谱条件:
流动相:流动相A:10-100mmol/L的磷酸盐溶液(配制10-100mmol/L的磷酸溶液,优选50mmol/L;以NaOH调pH至3.0-7.0,优选7.0),流动相B:乙腈;配比为流动相A:流动相B=92:8。等梯度洗脱。
流速:1ml/min;
柱温:30℃;
检测波长205nm;
进样量:20μl;
供试品溶液的配制:取合格减水剂,用溶剂溶解配制成每1g/L的聚羧酸减水剂溶液,并经0.22μm的水系滤膜过滤待用。
丙烯酸的标准对照品溶液:准确称取丙烯酸,溶液适量,用溶剂溶解配置成200×10-5mol/L的溶液,并经0.22μm的水系滤膜过滤;
分别取供试品溶液与标准对照品溶液进样,采集色谱图(如图3-4),按外标法以峰面积计算聚羧酸减水剂中丙烯酸的含量。
其中图3为丙烯酸标准对照品溶液的色谱图;图4为聚羧酸减水剂供试品溶液的色谱图,如图可见,丙烯酸的保留时间为2.2~3.5min。根据标准对照品色谱图中峰位置,确定丙烯酸的保留时间,确定聚羧酸减水剂供试品中丙烯酸的存在;根据峰面积计算聚羧酸供试品中丙烯酸的含量(图4)。
实施例3方法学验证试验
按照实施例2的色谱条件,分别从专属性、精密度、线性、检测线与定量限、稳定性方面进行了方法学验证,结果如下:
(1)专属性:
分别取供试品溶液(聚羧酸减水剂)、丙烯酸标准对照品溶液,依次进样。检测结果,溶剂出峰在1.8~1.9min,丙烯酸的保留时间在2.2~3.5min。聚羧酸减水剂供试品溶液峰分离效果良好,与丙烯酸标准对照品不产生干扰,丙烯酸出峰的保留时间一致,此方法可行,专属性强。
(2)精密度:
取丙烯酸的标准对照品溶液依次进样次,计算精密度,结果见表1:
表1精密度计算结果
进样次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | RSD% |
面积 | 8602922 | 8604262 | 8603896 | 8603795 | 8604826 | 8603820 | 0.73 |
结果表明,同一浓度下进样六次的丙烯酸标准对照品峰的RSD值小于1%,符合精密度要求,故该色谱条件下精密度良好。
(3)线性:
取丙烯酸200×10-5mol/L的标准对照品溶液依次稀释成175×10-5mol/L,150×10-5mol/L,100×10-5mol/L,50×10-5mol/L,20×10-5mol/L,10×10-5mol/L,5×10-5mol/L,2×10-5mol/L浓度的系列溶液,依次进样,测得浓度与峰面积的线性关系图(附图5)。
结论:丙烯酸在2~200×10-5mol/L浓度范围内时,线性关系良好,相关系数为,0.9992。
(4)检测限与定量限:
取丙烯酸标准对照品溶液稀释成系列浓度,依次测试,得丙烯酸的检测限为1×10-5mol/L,定量限为4×10-5mol/L。
(5)稳定性:
取丙烯酸标准对照品溶液放置一天,分不同时间段进样,采集色谱图,结果见表2:
表2溶液稳定性实验结果
时间 | 0 | 6 | 12 | 18 | 24 | 平均 | RSD% |
面积 | 8602922 | 8604234 | 8603898 | 8603995 | 8604326 | 8603875 | 0.65 |
结果表明,丙烯酸标准对照品溶液稳定性RSD小于1%,符合要求,标准对照品溶液24小时稳定。
(6)样品的测定:
用上述方法测定三批,以丙烯酸为原料之一合成的聚羧酸减水剂,结果见表3:
表3
批号 | 1# | 2# | 3# |
丙烯酸含量(%) | 0.2% | 0.2% | 0.1% |
以上结果表明,本方法的专属性强,精密度好,能准确快速地测定出聚羧酸减水剂中残留丙烯酸的含量。
实施例4
参照实施例2的方法,改变流动相A的PH值,结果见表4:
表4pH值考察结果
pH值 | 丙烯酸含量% | 峰对称因子 |
3.0 | 0.2 | 0.93 |
5.0 | 0.2 | 0.91 |
6.0 | 0.1 | 1.05 |
7.0 | 0.1 | 1.08 |
结果表明,在pH值3.0~7.0范围内,对丙烯酸含量的测定影响较小,丙烯酸峰型好,能实现准确测定。
实施例5
参照实施例2的方法,改变流动相A的磷酸盐浓度,结果见表5:
表5磷酸盐浓度考察结果
浓度mmol/L | 丙烯酸含量% | 峰对称因子 |
10 | 0.2 | 0.90 |
50 | 0.2 | 0.89 |
80 | 0.1 | 1.01 |
100 | 0.1 | 1.03 |
结果表明,在流动相A中,磷酸盐浓度在10~100mmol/L范围内,对丙烯酸含量的测定影响较小,丙烯酸峰型良好,能实现准确测定。
实施例6
参照实施例2的方法,改变柱流速,结果见表6:
表6柱流速考察结果
流速ml/min | 丙烯酸含量% | 峰对称因子 |
0.8 | 0.1 | 0.94 |
1.0 | 0.2 | 0.93 |
1.2 | 0.2 | 0.94 |
1.5 | 0.1 | 0.94 |
结果表明,柱流速在0.8~1.5ml/min范围内变化,对丙烯酸含量的测定影响较小,丙烯酸峰型良好,能实现准确测定。
实施例7
参照实施例2的方法,改变柱温,结果见表7:
表7柱温考察结果
柱温℃ | 丙烯酸含量% | 峰对称因子 |
25 | 0.1 | 1.05 |
30 | 0.2 | 1.02 |
35 | 0.2 | 0.96 |
40 | 0.1 | 0.91 |
结果表明,柱温在25~40℃范围内变化,对丙烯酸含量的测定影响较小,丙烯酸峰型良好,能实现准确测定。
Claims (6)
1.一种聚羧酸减水剂合成过程中剩余丙烯酸的定量检测方法,其特征在于:采用高效液相色谱法进行检测,以十八烷基硅烷键合硅胶作为填充剂;流动相A为10-100mmol/L的磷酸盐溶液,其中所述磷酸盐溶液为10-100mmol/L的磷酸溶液,经氢氧化钠调节pH至3.0-7.0;流动相B为乙腈;等梯度洗脱;
流速:0.8-1.5ml/min;
柱温:25-40℃;
检测器:紫外检测器,波长200±10nm;
进样量:20μl;
供试品溶液的配制:取减水剂混合液,用溶剂溶解配制成每1g/L的聚羧酸减水剂溶液,并经0.22μm的水系滤膜过滤待用;
丙烯酸的标准对照品溶液:丙烯酸用溶剂溶解配制成200×10-5mol/L的溶液,并经0.22μm的水系滤膜过滤;
测试:分别取供试品溶液与标准对照品溶液进样,采集色谱图,按外标法以峰面积计算聚羧酸减水剂中丙烯酸的含量。
所述溶剂为流动相A和流动相B的混合溶液,流动相A:流动相B体积比=92:8。
2.根据权利要求1所述的检测方法,其特征在于:所述的色谱柱温度为30℃。
3.根据权利要求1所述的检测方法,其特征在于:所述的柱流速为1.0ml/min。
4.根据权利要求1所述的检测方法,其特征在于:所述的波长为205nm。
5.根据权利要求1所述的检测方法,其特征在于:所述的磷酸盐溶液浓度为50mmol/L。
6.根据权利要求1所述的检测方法,其特征在于:所述的磷酸盐溶液的pH值为7.0。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160504 |
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |