利用GCMS测定塑料中光稳定剂含量的方法

塑料通常在光照，氧气及热的作用下会快速发生老化，从而导致强度、刚度及韧性的下降、变色甚至出现裂痕，最终严重影响塑料制品的使用。需要加入光稳定剂抑制分子链的断裂，延长制品的使用性能。紫外线吸收剂是应用最广的一类光稳定剂，按其结构可分为水杨酸酯类、二苯甲酮类、苯并三 唑类、取代丙烯腈类、三嗪类等，工业上应用最多的为二苯甲酮类和苯并三 唑类。

然而过多的使用UV剂会导致产生适得其反的作用，且会增加成本，过少的使用则会达不到延长制品使用寿命的效果，所以对UV剂准确定性定量可以从源头上把握产品质量，为客户提供更准确的生产工艺参考。

UV-0（2,4-二羟基二苯甲酮）和UV-24（2,2-二羟基-4-甲氧基苯甲酮）均属于二苯甲酮类UV剂，用于塑料改性时一般加入量在0.03%-0.3%之间，含量低，且结构复杂，无法用普适性方法定量，本文在GCMS上探究测试方法，从而解决塑料中的UV-0和UV-24无法定性定量分析的难题。

在气质联用仪（GCMS）上进行UV-0和UV-24的定性定量包括：标准溶液的配制、标准溶液上机测试、定性分析及定量标线绘制、实际提取样品验证。

1) 标准溶液的配制

采用AR级丙酮将其定容，通过充分振荡以确保其完全溶解，将样品注射到进样小瓶中，待测试。

2) 标准溶液上机测试

将第1）步准备好的各标液浓度点及空白溶剂样品上机测试，测试条件分为GC方法、MS方法；GC色谱柱为DB-5MS（60m×250μm×0.25μm）。

3) 定性分析及定量标线绘制

为了分析UV-0和UV-24在GCMS上的出峰情况，将这两种助剂的七个标液浓度点图谱分别与空白溶剂叠加比较，并定性分析其质谱与对应匹配物质，所得结果如图2所示。

图2(a)和(c)表示随着标液浓度的增加，UV-0在11.6min左右处、UV-24在11.9min左右处的峰逐渐增强，相应的质谱图检索结果如图2（b）和(d)所示，相应质谱匹配度达94%及以上，已知UV-0和UV-24的分子量分别为214.22g/mol和244.24g/mol，检索匹配物的分子量分别为214g/mol和244g/mol，与理论分子量一致，且CAS号与UV-0和UV-24相同，因此可判断图2(a)和(c)分别为UV-0和UV-24的分子离子峰。

图2. (a)和(c) UV-0和UV-24的标准溶液及空白溶液对比图；(b)和(d) UV-0和UV-24的质谱和对应匹配物质图

为了建立标准曲线，利用GCMS的外标定量方法进行操作，最终建立了线性范围1-100ppm、线性相关系数R²在0.996以上的UV-0和UV-24标线，如图3和4所示。

图3.UV-0标线

图4.UV-24标线

1)  样品制备

按照一定比例称取各组分，高速混合后通过双螺杆挤出机切粒，得到分别含有UV-0和UV-24的待测PBT树脂样品，成分如下表：

表1. PBT树脂样品中各组分的含量（%）

2) 实际提取样品验证

为了验证标线的可用性，取已知UV-0和UV-24含量的PBT树脂样品（将2#和3#分别命名为A和B）来做塑料助剂提取实验，A中含有UV-0，B中含有UV-24，选用的提取方法为溶解沉淀法。

结果如图5和6所示，可以看到11.576min和11.836min处的定性结果匹配度分别为90%和95%，匹配的物质分别为UV-0 和UV-24。采用图3和4的标线对二者进行定量，结果清晰显示UV-0和UV-24的定量结果分别为30.76ppm和30.96ppm，回收率高达96%，这表明UV-0和UV-24这两种助剂能够克服树脂中其他成分的干扰而被定性定量。

图5.PBT塑料提取液中对UV-0的定性定量结果

图6.PBT塑料提取液中对UV-24的定性定量结果

本案例通过运用GCMS对UV-0和UV-24定性鉴定分子离子峰、建立线性相关系数在0.996以上的定量标线，然后成功将标线应用到塑料提取样品中对这两种助剂定性定量，没有出现被其他成分干扰而导致无法定量的情况。

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