标准加入法测聚醚多元醇中环氧丙烷单体的含量

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  摘 要:考察了静态顶空进样外标法和标准加入法测定聚醚中环氧丙烷残留量的可行性,确定了以待测聚醚为基质,定量添加环氧丙烷的标准加入法进行定量的分析方法。色谱使用岛津GC-2014,配备rtx-1毛细管色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25m)和氢火焰离子化检测器(FID)。微量单体测定结果的相对标准偏差<10%,检测限低至3×10-6,该方法具有适应性强,准确简便等优点。
  关 键 词:顶空气相色谱法;聚醚多元醇;标准加入法;单体
  中图分类号:O 657 文献标识码: A 文章编号: 1671-0460(2016)03-0657-03
  Abstract: External standard method and standard addition method were used to determine propylene oxide monomer content in polyether polyol with headspace gas chromatography. Using Shimazu GC-2014 with rtx-1 capillary column and hydrogen flame ionization detector (FID), the quantitative analysis was confirmed by standard addition method, which was carried out by adding measurable propylene oxide into the objective medium. The relative standard deviation for trace monomer detection is less than 10% and the detection limit is low to 3×10-6. This method has the advantages of wide adaptability, accuracy and convenience ,etc.
  Key words: Headspace gas chromatography; Polyether polyol; Standard addition method; Monomer
  聚醚多元醇(简称聚醚)一般是由起始剂(含活泼氢的基团)与环氧乙烷(EO)或环氧丙烷(PO)在催化剂的作用下经加聚反应制得,广泛应用于制造通用聚氨酯泡沫塑料、胶黏剂和弹性体等,特殊聚醚多元醇还用作消泡剂、表面活性剂等。在聚醚生产过程中单体环氧丙烷的含量是一个重要的控制指标[1]。
  目前单体残留的检测主要有顶空进样和固定柱直接进样两种方法[2-7]。后者要求分离度高,进样技术好才能得到稳定的数据。本文考察了静态顶空进样外标法和标准加入法测定聚醚中PO残留量的可行性,实验发现外标法中单体保留受溶剂的选择影响较大。鉴于很难找到与待测基质相同的溶剂,本文选择硬泡中常用的SD2010牌号的聚醚为研究对象,采用了标准加入法,即采用待测基质为溶剂,将一定量已知浓度的标准溶液加入待测样品中,相同色谱条件下顶空进样,采集的数据以浓度为纵坐标对峰面积做标准曲线,用外推法(延长标准曲线和纵坐标相交的数的绝对值)就可得到样品浓度。该方法克服了静态顶空外标法和固定柱直接进样的缺点,并适用于不同种类和不同分子量的聚醚,准确度较高[8]。
  1 试验部分
  1.1 仪器
  GC-2014型气相色谱仪、FID检测器、HSS 86.50 顶空进样器、GC Solution型色谱工作站:上海岛津企业管理(中国)有限公司;氢气发生器、空气压缩机:北京科普生分析科技有限公司;分析天平:梅特勒-托利多MS204S;注射器:25μL,上海安亭微量进样器厂;容量瓶:50 mL;顶空进样瓶:20 mL,德国CNW Technologies GmbH公司。
  1.2 试剂
  乙二醇(EG):分析纯,江苏强盛功能化学股份有限公司;N,N-二甲基甲酰胺(DMF):分析纯,江苏强盛功能化学股份有限公司;环氧丙烷(PO):工业优等品,中国石化镇海炼油化工股份有限公司;SD2010:上海东大化学有限公司。
  1.3 色谱条件[9]
  色谱柱:rtx-1毛细管色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25m);汽化室温度:120 ℃;柱温箱温度:40℃维持1 min后以30 ℃/min的速度升温至250 ℃并维持3 min;检测器温度:250 ℃;载气流速:50 mL/min;氢气流速:50 mL/min;空气流速:45 mL/min;分流比:1:50;柱流量:1 mL/min。
  1.4 标样的配置
  1.4.1 标准加入法标样的配置
  标准加入试剂:在已去皮的50 mL容量瓶中加入约40 mL DMF,称重记为m1,然后用注射器准确加入1 mL环氧丙烷,密封称重记为m2,用DMF定容至刻度线再次称重记为m3,摇匀后密封备用。标准添加试剂中PO的浓度Pb以下式计算:
  在标号为0-5的6个20 mL顶空瓶中分别加入8.000~8.002 g(精确至0.000 2 g)待测聚醚多元醇,质量记为m0,在1-5号顶空瓶中分别准确加入10,20,30,40,50L标准加入试剂(本实验中每添加10μL标准加入试剂,环氧丙烷的标准添加浓度为20×10-6左右),称重记录加入质量为mj,则顶空瓶中加入PO的浓度Pj为:
  1.4.2 外标法标样的配置
  取5个50 mL容量瓶,去皮,加入定容体积的溶剂后称重记为m’,在5个容量瓶中分别准确加入5,10,15,20,25 μL环氧丙烷并称重记为m2’。摇匀后密封备用。环氧丙烷的浓度p’按以下公式计算:

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