CN109709252A

CN109709252A - 一种环氧聚合物的检测方法

Info

Publication number: CN109709252A
Application number: CN201811647086.1A
Authority: CN
Inventors: 张艳
Original assignee: Quaker Chemical Corp
Current assignee: Quaker Chemical Corp
Priority date: 2018-12-29
Filing date: 2018-12-29
Publication date: 2019-05-03
Anticipated expiration: 2038-12-29
Also published as: CN109709252B

Abstract

本发明提供了一种环氧聚合物的检测方法，所述环氧聚合物的检测方法包括如下步骤：(1)将待测样品使用流动相定容、过膜得到上样液体；所述流动相的pH值为7；(2)将步骤(1)得到的上样液体使用体积排阻色谱进行检测；本发明所提供的环氧聚合物的检测方法，相比现有的检测方法，本发明不需要对样品进行复杂的前处理，譬如液液萃取、固液萃取、离子交换萃取等复杂的前处理；溶剂消耗低，不会出现浪费溶剂现象；还具有待测样品的回收率高，数据重现性好，色谱柱能重复利用等优点，可以快速监测现场乳化液中环氧聚合物含量，对于工业应用分析以及环境监测具有重要的意义。

Description

一种环氧聚合物的检测方法

技术领域

本发明属于分析化学领域，涉及一种环氧聚合物的检测方法，尤其涉及一种水性乳液中环氧乙烷聚合物、环氧丙烷聚合物的检测方法。

背景技术

环氧乙烷(EO)被广泛地应用于洗涤，制药，印染等行业。在化工相关产业可作为清洁剂的起始剂，环氧丙烷(PO)是重要的基础化工原料，在石油、化工、农药、纺织、日化等行业得到广泛应用。但是，EO、PO均属于致癌物质，因此，对于EO、PO及其聚合物的检测是至关重要的。

基于现实需求，需要检查现场乳化液中EO聚合物、PO聚合物等的含量。目前常见的方法是通过液液萃取，固相微萃取，树脂交换等方法分离提取乳化液中的EO、PO部分，之后再使用凝胶渗透色谱方法(GPC)进行定性定量分析。该方法的缺点会出现样品前处理繁琐，溶剂耗量大，耗时长，回收率低等现象，不利于快速检测现场乳化液中EO聚合物、PO聚合物含量。

排阻色谱法(SEC)亦称空间排阻色谱或凝胶渗透色谱法。是一种根据试样分子的尺寸进行分离的色谱技术。排阻色谱的分离机理是立体排阻，样品组分与固定相之间不存在相互作用的现象。色谱柱的填料是凝胶，它是一种表面惰性，含有许多不同尺寸的孔穴或立体网状物质。凝胶的孔穴大小与被分离的试样大小相当。仅允许直径小于孔开度的组分分子进入，这些孔对于流动相分子来说是相当大的，以致流动相分子可以自由地扩散出人。对不同大小的组分分子，可分别渗入到凝胶孔内的不同深度，大个的组分分子可以渗入到凝胶的大孔内，但进不了小孔，甚至于完全被排斥。小个的组分分子，大孔小孔都可以渗进去，甚至进入很深，一时不易洗脱出来。因此，大的组分分子在色谱柱中停留时间较短，很快被洗出，它的洗脱体积(即保留时间)很小。小的组分分子在色谱柱中停留时间较长，洗脱体积卿保留时间)较大，直到所有孔内的最小分子到达柱出口，这种按分子大小而分离的洗脱过程才告完成。

中药注射液中聚山梨酯80含量测定方法的研究(中国药学杂志,2014,(11):990-993.)，公开了分子排阻色谱-蒸发光散射检测(SEC-ELSD)法测定中药注射液中聚山梨酯80含量的方法。该方法利用制备的聚山梨酯80化学组分对照品，按照分子排阻色谱-蒸发光散射检测法的色谱条件进行样品分析，研究其化学组分在分子排阻色谱上保留行为。

另外，也有其他关于环氧化合物的表征方法。如有研究报道了多支化嵌段共聚物石油破乳剂的合成、表征和评价，通过两个步骤聚合了PO和EO，旨在获得具有破乳活性的多支嵌段共聚物(PO/EO)。采用尺寸排除色谱法对聚合物进行了表征(SEC)，傅里叶变换红外光谱(FTIR)，碳-13NMR(¹³C NMR)和TGA等进行分析。

基于现有方法存在的不足，如何开发一种快速检测水性乳液中环氧聚合物含量的方法，对于环境监控以及健康保障具有重要的意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种环氧聚合物的检测方法，达到简化样品预处理步骤，避免浪费溶剂，提升检测效率，快速检测含量的目的。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种环氧聚合物的检测方法，所述环氧聚合物的检测方法包括如下步骤：

(1)将待测样品使用流动相定容、过膜得到上样液体；所述流动相的pH值为7；

(2)将步骤(1)得到的上样液体使用体积排阻色谱进行检测。

本发明提供的环氧聚合物的检测方法，相比现有的检测方法，本发明不需要对样品进行复杂的前处理，譬如液液萃取、固液萃取、离子交换萃取等复杂的前处理；溶剂消耗低，不会出现浪费溶剂现象；样品回收率高，数据重现性好，色谱柱能重复利用等优点，可以快速监测现场乳化液中环氧聚合物含量。

本发明所述环氧聚合物指的是聚合物中既含有环氧乙烷，又含有环氧丙烷，为环氧乙烷环氧丙烷嵌段聚合物，即EOPO嵌段聚合物。

优选地，所述流动相包括A相和B相。

优选地，按照流动相的体积百分比为100％计算，所述A相的体积百分比为40％～50％，例如可以是40％、41％、42％、43％、44％、45％、46％、47％、48％、49％或50％等；所述B相的体积百分比为50％～60％，例如可以是50％、51％、52％、53％、54％、55％、56％、57％、58％、59％或60％等。

优选地，所述A相为甲醇或乙腈。

优选地，所述B相为硝酸钠、乙酸铵、磷酸二氢钠或磷酸氢二钠中的任意一种或至少两种的组合的水溶液。

优选地，所述B相为0.3M硝酸钠和0.01M磷酸二氢钠的组成的水溶液。

在本发明中，B相中最优选硝酸钠和磷酸二氢钠的组合，能够使得检测更加准确，数据的重现性更好。

优选地，步骤(1)中每20～30mL的待测样品使用流动相定容至50mL。

优选地，步骤(1)中所述过膜为将定容后的待测样品使用0.22μm滤膜过滤。

优选地，步骤(2)中所述体积排阻色谱检测的色谱条件包括：

色谱柱为2根带强亲水性的多羟基官能团的大孔径共聚物柱床，规格为300×7.5mm。上述强亲水性的多羟基官能团的大孔径共聚物柱床所用色谱柱为PL aquagel-OH 5μL 300×7.5mm。

优选地，上样液体的进样量为10～50μL，例如可以是10μL、15μL、20μL、25μL、30μL、35μL、40μL、45μL或50μL等。

优选地，上样液体的流速为0.3～1mL/min，例如可以是0.3mL/min、0.4mL/min、0.5mL/min、0.6mL/min、0.7mL/min、0.8mL/min、0.9mL/min或1mL/min。

优选地，步骤(2)中所述体积排阻色谱检测的色谱条件还包括：检测器为蒸发光散射检测器。

优选地，所述蒸发光散射检测器的雾化温度为25～50℃，例如可以是25℃、30℃、35℃、40℃、45℃或50℃等，优选为30℃。

优选地，所述蒸发光散射检测器的蒸发温度为40～80℃，例如可以是40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃或80℃等，优选为60℃。

优选地，检测时的氮气流速为1～1.5L/min，例如可以是1L/min、1.1L/min、1.2L/min、1.3L/min、1.4L/min或1.5L/min等。

优选地，检测的时间为25～40min，例如可以是25min、27min、29min、30min、31min、33min、35min、36min、38min或40min等。

优选地，步骤(2)体积排阻色谱进行检测结束后，还包括进行分析得出环氧聚合物的含量。

优选地，所述分析的方法为：建立校正曲线，其中横坐标为环氧聚合物的浓度，纵坐标为响应面积，将步骤(2)中体积排阻色谱检测得到的上样液体的响应面积值带入校正曲线中，得出环氧聚合物的浓度，通过式I计算得出环氧聚合物的含量；

M＝(C×V/W)………….式I

其中，M为环氧聚合物的含量，单位为mg/L；C为环氧聚合物的浓度，单位为mg/L；V为步骤(1)中所述定容的体积，单位为mL；W为步骤(1)中所述待测样品的体积，单位为mL。

在本发明中，校正曲线由标准品经测试后建立。标准品分别为低浓度的环氧聚合物、中浓度的环氧聚合物和高浓度的环氧聚合物。将标准品通过与待测样品相同的测试方法，测试得到响应面积，以标准品的浓度为横坐标，响应面积为纵坐标，相关系数呈幂相关，建立校正曲线。

在本发明中，低浓度的环氧聚合物浓度一般为10mg/L～20mg/L，中浓度的环氧聚合物一般为20mg/L～30mg/L，高浓度的环氧聚合物一般为30mg/L～40mg/L。其浓度指的是环氧聚合物溶解于流动相中的浓度。

作为优选技术方案，所述检测方法包括如下步骤：

(1)每称取20～30mL待测样品，使用流动相定容至50mL，过0.22μm滤膜得到上样液体；按照流动相的体积百分比为100％计算，流动相包括体积百分比为40％～50％的A相和体积百分比为50％～60％的B相，流动相的pH值为7；

(2)将步骤(1)得到的上样液体使用体积排阻色谱进行检测，其中色谱条件为：色谱柱为2根带强亲水性的多羟基官能团的大孔径共聚物柱床，规格为300×7.5mm，上样液体的进样量为10～50μL，上样液体的流速为0.3～1mL/min；检测器为蒸发光散射检测器，雾化温度为25～50℃，蒸发温度为40～80℃，检测时的氮气流速为1～1.5L/min，检测的时间为25～40min；

(3)检测结束后，进行样品分析：建立校正曲线，其中横坐标为环氧聚合物的浓度，纵坐标为响应面积，将步骤(2)中体积排阻色谱检测得到的上样液体的响应面积值带入校正曲线中，得出环氧聚合物的浓度，通过式I计算得出环氧聚合物的含量；

M＝(C×V/W)………….式I

作为优选技术方案，本发明提供的环氧聚合物的检测方法包括如下步骤：

(1)每准确称取20～30mL待测样品，使用流动相定容至50mL，过0.22μm滤膜得到上样液体；按照流动相的体积百分比为100％计算，流动相包括A相和B相，其中A相为体积百分比为45％的甲醇，B相为体积百分比为55％的0.3M硝酸钠和0.01M磷酸二氢钠的混合水溶液，流动相的pH值为7；

(2)将步骤(1)得到的上样液体使用体积排阻色谱进行检测，其中色谱条件为：色谱柱为2根带强亲水性的多羟基官能团的大孔径共聚物柱床，规格为300×7.5mm，上样液体的进样量为10μL，上样液体的流速为1mL/min；检测器为蒸发光散射检测器，雾化温度为30℃，蒸发温度为60℃，检测时的氮气流速为1.2L/min，检测的时间为30min；

M＝(C×V/W)………….式I

本发明所述式I中，涉及到的C具体的计算过程为：C＝10^(Y-B)/K，Y＝KX+B，Y为校正曲线中响应面积的lg值，X为环氧聚合物浓度的lg值。K和B分别为校正曲线的斜率和截距。

本发明所述流动相及其配比选择和色谱条件的设定对分析结果的准确度及重复性、再现性有重要影响。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的环氧聚合物的检测方法，相比现有的检测方法，本发明不需要对样品进行复杂的前处理，譬如液液萃取、固液萃取、离子交换萃取等复杂的前处理；溶剂消耗低，不会出现浪费溶剂现象；还具有待测样品的回收率高，回收率可达到90％～110％，数据重现性好，色谱柱能重复利用等优点，可以快速监测现场乳化液中环氧聚合物含量，这对于工业应用分析以及环境监测具有重要的意义。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的标准品校正曲线图。

图2为本发明实施例1提供的标准品校正对数曲线图。

图3为本发明实施例1提供的EOPO聚合物定性曲线图。

图4为本发明实施例3提供的标准品校正对数曲线图。

图5为本发明实施例3提供的EOPO聚合物定性曲线图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

本发明所述体积排阻色谱的仪器型号为：Agilent 1200，检测器为Varian ELSD检测器。色谱柱为PL aquagel-OH 5μL 300×7.5mm。

实施例1

本发明通过以下步骤检测含有环氧聚合物的乳液

其中，待测样品为：配方1中含有两种分子量的环氧聚合物，分别为1000g/mol和1400g/mol，添加比例为1:3，环氧聚合物在乳液中的添加量为12.5％。该配方1在实际应用时稀释一定比例使用，由于存在损耗，每天都会添加一定量的原液，乳液中还会含有有机强酸，抗氧化剂，金属离子和金属颗粒等物质，即为待测样品。

将上述待测样品经过以下步骤检测：

(1)准确称取25mL待测样品，使用流动相定容至50mL，过0.22μm滤膜得到上样液体；按照流动相的体积百分比为100％计算，流动相包括A相和B相，其中A相：体积百分比为45％的甲醇，B相：体积百分比为55％的0.3M硝酸钠和0.01M磷酸二氢钠的混合水溶液，流动相的pH值为7；

M＝(C×V/W)………….式I

其中，M为环氧聚合物的含量，C为环氧聚合物的浓度，V为步骤(1)中所述定容的体积，W为步骤(1)中所述待测样品的体积。

校正曲线为Y＝1.9565X+1.5366，如图1所示；C＝10^{(lgA-1.5366)/1.9565}，lgA为响应面积的lg值，lgA＝1.9565lgC+1.5366，如图2所示。

其中，EOPO聚合物定性曲线如图3所示(聚合物的保留时间是定性的，分子量大的先流出，分子量小的后流出，保留时间的lg值与分子量的lg值呈线性相关)。

待测环氧聚合物的含量为：待测样品的响应面积为20918，则lgA＝4.3205，lgC＝(4.3205-1.5366)/1.9565＝1.4229，C＝10^1.4229＝26.91mg/L，则M＝26.91×50/25＝53.82mg/L。

实施例2

本发明通过以下步骤检测含有环氧聚合物的乳液

其中，待测样品为：配方2中含有三种分子量的环氧聚合物，分别为1000g/mol、1300g/mol、1400g/mol，添加比例为1:1:3，由于以上三种EOPO聚合物分子量比较接近，在色谱图上是一个色谱峰，于是横坐标为三种聚合物的总和浓度，纵坐标为三种聚合物的总响应面积，环氧聚合物在乳液中的添加量为20％。该配方2在实际应用时稀释一定比例使用，由于存在损耗，每天都会添加一定量的原液，乳液中还会含有有机醇胺，脂肪酸，金属盐等物质，即为待测样品。

将上述待测样品经过以下步骤检测：

(1)准确称取30mL待测样品，使用流动相定容至50mL，过0.22μm滤膜得到上样液体；按照流动相的体积百分比为100％计算，流动相包括A相和B相，其中A相：体积百分比为50％的甲醇，B相：体积百分比为50％的0.3M硝酸钠和0.01M磷酸二氢钠的混合水溶液，流动相的pH值为7；

(2)将步骤(1)得到的上样液体使用体积排阻色谱进行检测，其中色谱条件为：色谱柱为2根带强亲水性的多羟基官能团的大孔径共聚物柱床，规格为300×7.5mm，上样液体的进样量为50μL，上样液体的流速为0.3mL/min；检测器为蒸发光散射检测器，雾化温度为50℃，蒸发温度为80℃，检测时的氮气流速为1.5L/min，检测的时间为40min；

M＝(C×V/W)………….式I

本实施例校正曲线与实施例1相同。

待测环氧聚合物的含量为：待测样品的响应面积为21212，则lgA＝4.3266，lgC＝(4.3266-1.5366)/1.9565＝1.4260，C＝10^1.4229＝26.91mg/L，则M＝26.91×50/30＝44.85mg/L。

实施例3

本发明通过以下步骤检测含有环氧聚合物的乳液

其中，待测样品为：配方3中含有三种分子量的环氧聚合物，分别为1000g/mol、2000g/mol和10000g/mol，添加比例为1:2:3，由于以上三种EOPO聚合物分子量差距较大，在色谱图上是三个色谱峰，于是可以使用两个定量曲线，即分子量1000g/moL和2000g/moL为一个定量曲线，分子量10000g/moL为一个定量曲线，环氧聚合物在乳液中的添加量为20％。该配方3在实际应用时稀释一定比例使用，由于存在损耗，每天都会添加一定量的原液，乳液中还会含有一定量的有机强酸，脂肪酸，金属盐等物质，即为待测样品。

将上述待测样品经过以下步骤检测：

(1)准确称取20mL待测样品，使用流动相定容至50mL，过0.22μm滤膜得到上样液体；按照流动相的体积百分比为100％计算，流动相包括A相和B相，其中A相：体积百分比为40％的乙腈，B相：体积百分比为60％的0.3M硝酸钠和0.01M磷酸氢二钠的混合水溶液，流动相的pH值为7；

(2)将步骤(1)得到的上样液体使用体积排阻色谱进行检测，其中色谱条件为：色谱柱为2根带强亲水性的多羟基官能团的大孔径共聚物柱床，规格为300×7.5mm，上样液体的进样量为10μL，上样液体的流速为0.8mL/min；检测器为蒸发光散射检测器，雾化温度为25℃，蒸发温度为40℃，检测时的氮气流速为1L/min，检测的时间为25min；

M＝(C×V/W)………….式I

分子量为聚合物1000g/moL和2000g/moL的校正曲线：Y＝1.969X+1.3329；C＝10^{(lgA-1.3329)/1.969}，lgA为响应面积的lg值，lgA＝1.969lgC+1.3329，如图4所示。

同理得到分子量为10000g/moL的校正曲线：Y＝1.9351X+1.2162；C＝10^(lgA ^{-1.2162)/1.9351}，lgA为响应面积的lg值，lgA＝1.935lgC+1.2162。

其中，EOPO聚合物定性曲线(1000～10000g/mol)如图5所示(聚合物的保留时间是定性的，分子量大的先流出，分子量小的后流出，保留时间的lg值与分子量的lg值呈线性相关)。

环氧聚合物MW(1000～2000g/mol)的含量：其相应面积为5463，lgA＝3.7374，lgC＝(3.7374-1.3329)/1.969＝1.2212，C＝10^1.2212＝16.64，M＝16.64×50/20＝41.60mg/L；

环氧聚合物MW(10000g/mol)的含量：其相应面积为4468，lgA＝3.6501，lgC＝(3.6501-1.2162)/1.9351＝1.2578，C＝10^1.2578＝18.11，M＝18.11×50/20＝45.28mg/L。

实施例4

本实施例与实施例1的区别仅在于，本实施例的色谱柱采用OHpak LB-8038×300。本实施例得到的结果与实施例1一致。

对比例1

本对比例与实施例1的区别仅在于，流动相的pH值为7.5，其余均与实施例1相同进行检测。

对比例2

本对比例与实施例1的区别仅在于，将B相中的硝酸钠替换为醋酸铵，其余均与实施例1相同进行检测。

对比例3

本对比例与实施例1的区别仅在于，A相的体积百分比为55％，B相的体积百分比为45％，其余均与实施例相同进行检测。

通过实施例4可知，当选用其他型号色谱柱时，依旧可以检测出环氧聚合物的含量，检测效果没有变化。

通过对比例1-3的结果可知，当流动相的条件发生变化后，无法准确检测环氧聚合物的含量。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的环氧聚合物的检测方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims

1.一种环氧聚合物的检测方法，其特征在于，所述环氧聚合物的检测方法包括如下步骤：

(2)将步骤(1)得到的上样液体使用体积排阻色谱进行检测。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述流动相包括A相和B相；

优选地，按照流动相的体积百分比为100％计算，所述A相的体积百分比为40％～50％，所述B相的体积百分比为50％～60％；

优选地，所述A相为甲醇或乙腈；

优选地，所述B相为硝酸钠、乙酸铵、磷酸二氢钠或磷酸氢二钠中的任意一种或至少两种的组合的水溶液；

3.根据权利要求1或2所述的检测方法，其特征在于，步骤(1)中每20～30mL的待测样品使用流动相定容至50mL。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的检测方法，其特征在于，步骤(1)中所述过膜为将定容后的待测样品使用0.22μm滤膜过滤。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的检测方法，其特征在于，步骤(2)中所述体积排阻色谱检测的色谱条件包括：

色谱柱为2根带强亲水性的多羟基官能团的大孔径共聚物柱床，规格为300×7.5mm；

优选地，上样液体的进样量为10～50μL；

优选地，上样液体的流速为0.3～1mL/min。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的检测方法，其特征在于，步骤(2)中所述体积排阻色谱检测的色谱条件还包括：检测器为蒸发光散射检测器；

优选地，所述蒸发光散射检测器的雾化温度为25～50℃，优选为30℃；

优选地，所述蒸发光散射检测器的蒸发温度为40～80℃，优选为60℃；

优选地，检测时的氮气流速为1～1.5L/min；

优选地，检测的时间为25～40min。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的检测方法，其特征在于，步骤(2)体积排阻色谱进行检测结束后，还包括进行分析得出环氧聚合物的含量。

8.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于，所述分析的方法为：建立校正曲线，其中横坐标为环氧聚合物的浓度，纵坐标为响应面积，将步骤(2)中体积排阻色谱检测得到的上样液体的响应面积值带入校正曲线中，得出环氧聚合物的浓度，通过式I计算得出环氧聚合物的含量；

M＝(C×V/W)………….式I

其中，M为环氧聚合物的含量，单位为mg/L；C为环氧聚合物的浓度，单位为mg/L；V为步骤(1)中所述定容的体积，单位为mL，W为步骤(1)中所述待测样品的体积，单位为mL。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括如下步骤：

(1)每称取20～30mL待测样品，使用流动相定容至50mL，过0.22μm滤膜得到上样液体；所述按照流动相的体积百分比为100％计算，流动相包括体积百分比为40％～50％的A相和体积百分比为50％～60％的B相，流动相的pH值为7；

M＝(C×V/W)………….式I

10.根据权利要求1-9中任一项所述的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括如下步骤：

M＝(C×V/W)………….式I