一种生物降解地膜中胺类添加剂的色谱分析方法技术

本发明专利技术公开了一种生物降解地膜中胺类添加剂的色谱分析方法，可以广泛应用于评估生物降解地膜的安全性，该色谱分析方法包括：生物降解地膜中胺类添加剂的超声辅助同时提取与水解（异氰酸酯），氯甲酸乙酯与乙酸乙酯同时衍生与提取、气相色谱

【技术实现步骤摘要】
一种生物降解地膜中胺类添加剂的色谱分析方法


[0001]本专利技术涉及一种生物降解地膜中胺类添加剂的色谱分析方法，属于生物降解材料中胺类添加剂的定性与定量分析方法领域。

技术介绍

[0002]传统农用地膜(低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等)极大地促进了农业生产力，据统计地膜覆盖技术可使作物增产20％～50％。但这些材料的分子结构非常稳定，在自然条件下很难降解，土壤中存留时间可长达200～400年，易形成所谓的“白色污染”，显著影响土壤的团聚体、水分和养分运输、微生物数量与酶活性等，进而造成土壤板结和肥力下降，阻塞植物根系发育与营养吸收，导致农作物减产等。此外，常规地膜碎裂后最终会形成生态毒理更强的微塑料，对水生和陆生环境具有更高的生态风险。
[0003]生物降解地膜替代常规地膜是一种从源头上解决残膜污染的有效手段，在农业生产中已广泛应用且前景可观。生物降解地膜自身化学结构中没有毒性单元，降解后最终转化成微生物生物量、二氧化碳和水等。但为改善生物降解地膜的物理和化学特性，加工过程中会有意添加不同类型的有机添加剂(如抗氧化剂、紫外线稳定剂、填料剂、橡胶助剂、润滑剂、阻燃剂等)，各类型有机添加剂总量组成占比在5％(w/w)以上。其中生物降解地膜中异氰酸酯类添加剂是作为扩链剂(双异氰酸酯)或者封端剂(单异氰酸酯)，属于有意添加剂，而异氰酸酯对应的胺类添加剂属于非有意添加物，是异氰酸酯在生物降解地膜存放与使用过程中与水反应形成的水解终产物。在地膜使用过程中，由于对应的胺易被土壤吸附且难被生物体降解，导致土壤污染的累积，已将其列入优先控制污染物，此外，生物降解膜使用过程中释放的胺类添加剂极有可能会影响植物的生长与发育。因此，在探讨生物降解地膜的潜在毒性时，需要在使用周期内对其所含异氰酸酯及对应的胺类添加剂组成、浓度进行重点评估，建立一种生物降解地膜中胺类添加剂的定性与定量分析方法是非常必要的。
[0004]迄今为止，尚未有相关文献报道对生物降解地膜中胺类添加剂进行准确的定性与定量。在其它领域，例如水产、白酒及植物中，虽然广泛存在着对胺类代谢物进行检测的方法，然而这些方法并不适用于生物降解地膜中，首先降解膜中的胺类添加剂主要为双胺，包括了芳香胺、脂肪族胺、氨基酸酯、脂环胺4大类，这些胺类添加剂性质之间差异大且覆盖的物质组成更为广泛，并且胺的反应位阻及分子量都较大，而水产、白酒及植物中主要为生物胺，仅包括脂肪族胺与芳香胺，分子量相对较小，此外，生物降解地膜胺类添加剂的检测还需要考虑异氰酸酯的水解，才能准确评估胺类添加剂的总量。如果采用而水产、白酒及植物领域中检测胺类代谢物的方法，则会存在生物降解地膜中胺类添加剂种类分析不全，存在环化等衍生化副反应，同时分子量较大的胺类添加剂在气相色谱中表现出拖尾、展宽等色谱峰，降低分析方法的灵敏度。

技术实现思路

[0005]基于上述，本专利技术提供一种生物降解地膜中胺类添加剂的色谱分析方法，该方法
同时提取与水解方法简单，通过引进反应性强，适应性广的衍生化试剂增加胺类添加剂检测的覆盖度，消除衍生化副反应及提高分子量较大的胺类添加剂在气相色谱中峰形，进而高覆盖度、高灵敏度的准确定性与定量生物降解地膜中脂肪胺、脂环胺、芳香胺及氨基酸酯等不同类型的胺类添加剂(及对应的异氰酸酯)。
[0006]本专利技术的技术方案是：一种生物降解地膜中胺类添加剂的色谱分析方法，包括：
[0007]S1生物降解地膜中胺类添加剂的提取与水解：将内标物、提取与水解溶剂加入到剪碎的生物降解地膜样品中，涡旋混匀，进行超声提取与水解，待超声结束，过滤，得滤液；
[0008]S2生物降解地膜中胺类添加剂的衍生化与提取：在滤液中加入超纯水，调节pH至碱性，加入衍生化试剂与提取溶剂同时衍生与提取，剩余水相重复衍生与提取，将提取溶液合并后氮气流下常温蒸发至干燥，衍生产物用乙酸乙酯溶解后待分析；
[0009]S3生物降解地膜中胺类添加剂的定性与定量分析：利用气相色谱
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质谱联用仪对胺类添加剂的衍生化产物进行定性与定量分析。
[0010]可选的，在S1步骤中，内标物为1,5
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二氨基戊烷，提取与水解溶剂为乙腈与盐酸混合物。
[0011]可选的，在S1步骤中，超声提取的功率为28KHz，时间为40
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50min，或者功率为50KHz，时间为20
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30min，超声温度为常温。
[0012]可选的，在S2步骤中，衍生与提取时先利用Na2CO3固体调至中性，再用Na2CO3溶液调至pH＝11。
[0013]可选的，在S2步骤中，衍生化试剂与提取溶剂为乙酸乙酯与氯甲酸乙酯混合物，反应提取时间为涡旋3
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5min。
[0014]可选的，在S3步骤中，气相色谱
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质谱分析的条件为：DB
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17毛细管柱，柱长30m，内径为0.25mm，膜厚0.25μm，载气：氦气，纯度为99.999％，恒定流速为1mL/min；进样口温度：280℃，进样量：1.0μL，分流比为20:1；程序升温：初始温度60℃，保持2min，随后以5℃/min的速率升到230℃，230℃保持3min后再以15℃/min的速率升温至280℃，保持10min，总运行时间为52.333min；离子源温度：230℃，四极杆温度：150℃；质谱传输线温度：280℃，溶剂延迟时间：25min，电离方式为电子碰撞电离，通过全扫描与选择离子扫描采集数据，定性定量分析的质量扫描范围为m/z＝50
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600。
[0015]可选的，以全扫描的保留时间、保留指数、标准品及质谱图比对进行定性，1,5
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二氨基戊烷内标法选择离子扫描进行定量。
[0016]本专利技术的有益效果是：本专利技术建立了一种对生物降解地膜中的不同类型胺类添加剂同时超声提取和异氰酸酯水解(由于异氰酸酯遇水容易水解为相应的胺，因此对于生物降解地膜中胺的检测通常需要先将其进行水解，再对总胺进行检测分析)，再利用氯甲酸乙酯对胺类添加剂进行乙氧羰基衍生化反应，最后结合气相色谱
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质谱的选择离子扫描对胺的衍生化产物进行定性和定量的分析方法。本专利技术通过超声同时提取与水解，能有效解决异氰酸酯水解的问题，水解率达到90％以上；乙酸乙酯：氯甲酸乙酯(v/v＝950:50)对胺类添加剂进行同时提取与衍生化，能同时分析芳香胺、脂肪族胺、氨基酸酯、脂环胺4大类，且对位阻大的衍生化效率高，分子量较大的胺类添加剂也有较好的挥发性，提高了衍生化产物在气相色谱分析中的适应性。
[0017]本专利技术分析方法简单易行，可以较全面获得生物降解地膜中胺类添加剂的组成与
含量，可以广泛的应用于评估生物降解地膜的安全性，还可为降解地膜中胺类添加剂的配比，以及其他新型降解地膜的研究与开发提供基础的理论参考价值。本专利技术还为生物降解地膜中胺类添加剂的定性与定量提供了一种速度快、高稳定性、高灵敏度、宽线性的分析方法。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物降解地膜中胺类添加剂的色谱分析方法，其特征在于，包括：S1生物降解地膜中胺类添加剂的提取与水解：将内标物、提取与水解溶剂加入到剪碎的生物降解地膜样品中，涡旋混匀，进行超声提取与水解，待超声结束，过滤，得滤液；S2生物降解地膜中胺类添加剂的衍生化与提取：在滤液中加入超纯水，调节pH至碱性，加入衍生化试剂与提取溶剂同时衍生与提取，剩余水相重复衍生与提取，将提取溶液合并后氮气流下常温蒸发至干燥，衍生产物用乙酸乙酯溶解后待分析；S3生物降解地膜中胺类添加剂的定性与定量分析：利用气相色谱
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质谱联用仪对胺类添加剂的衍生化产物进行定性与定量分析。2.根据权利要求1所述的色谱分析方法，其特征在于，在S1步骤中，内标物为1,5
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二氨基戊烷，提取与水解溶剂为乙腈与盐酸混合物。3.根据权利要求1所述的色谱分析方法，其特征在于，在S1步骤中，超声提取的功率为28KHz，时间为40
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50min，或者功率为50KHz，时间为20
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30min，超声温度为常温。4.根据权利要求1所述的色谱分析方法，其特征在于，在S2步骤中，衍生与提取时先利用Na2CO3固体调至中性，再用Na2CO3溶液调至pH＝11。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡凯，史训瑶，高维常，林叶春，赵瑞娟，许冬青，潘文杰，
申请(专利权)人：贵州省烟草科学研究院，
类型：发明
国别省市：