玩具中丁基锡检测方案(气质联用仪)

样品迁移过程 作者 冯爽，于文杰 1安捷伦科技(中国)有限公司2 深圳出入境检验检疫局玩具检测技术中心 使用 Agilent 7000 系列 GC/QQQ测定玩具材料中的有机锡化合物，符合欧洲玩具安全最新协调标准EN 71-3：2013+A1：2014 若干元素迁移的要求 应用简报 材料检测与研究 摘要 由于人们对玩具安全性的日益关注，欧盟颁布了新的玩具安全指令2009/48/EC，其中规定了若干元素的迁移限值，旨在保障消费者特别是青少年的使用安全。本应用介绍了使用 Agilent 7000 系列 GC/QQQ分析迁移溶液中有机锡化合物的方法，本方法具有极好的选择性和灵敏度，三类玩具材料样品的加标分析结果也显示了良好的重现性和回收率。 前言 有机锡化合物是锡和碳元素直接结合所形成的金属有机化合物，主要用作催化剂、稳定剂。由于有机锡还具有抗菌性，其在玩具制造中也被用作抗菌剂和防霉剂。有机锡化合物都有很强的生物毒性，三取代体最易被生物体吸收，也可以部分降解成二取代体和一取代体。由于有机锡化合物对生物和环境的毒害性，甚至可以影响儿童的正常生长，各国都有相应的法令禁止和限制有机锡化合物的使用。 欧盟玩具安全指令(2009/48/EC)通过最大程度地减少儿童接触潜在有害或有毒的玩具产品来确保儿童的安全。2015年3月13日欧盟发布了关于 EN 71-1：2014、EN 71-3：2013+A1：2014、EN 71-14：2014 正式成为新玩具指令(2009/48/EC)协调标准的官方公告，旧版本标准将于2016年2月29日正式被取代。 其中，新标准 EN 71-3：2013+A1：2014 玩具安全第三部分：若干种元素的迁移，为以下类别的玩具物料订立了若干种元素的迁移规定： ·第一类：干、脆、粉末状或柔软的玩具物料 ·第二类：液体或粘性玩具物料 ·第三类：可被刮掉的玩具物料 该新标准为玩具物料及其他玩具部件中的多种元素订立了具体的迁移规定及测试方法，包括铝、锑、砷、钡、硼、镉、三价铬、六价铬、钴、铜、铅、锰、汞、镍、硒、锶、锡、有机锡及锌。锡和有机锡针对不同的玩具种类有 各自的迁移限值(见表1)，其中最严格的限值是针对第二类玩具材料(液体产品最可能被误吞食)中有机锡化合物的总量不得超过200 ppb"。 EN 71-3规定的样品制备方法中样品的最终稀释倍数是20，而目前规定中列明的有机锡化合物总共有11种，因此对样品中单一有机锡化合物的检测限需要达到 1 ppb 以下，为满足这一规定就需要一种高灵敏度的方法用于有机锡化合物的检测。 本应用介绍了使用 Agilent 7000 系列三重四极杆气质联用系统(GC/QQQ)测定三类玩具材料中低含量有机锡化合物的方法，其中 7000 GC/QQQ 通过 MRM 模式为有机锡化合物的检测提供了很好的灵敏度和选择性，通过对三类玩具材料样品的加标分析也显示了该方法良好的重现性和回收率。 表1.玩具材料分类及锡和有机锡的迁移限值 玩具材料 第1类 第2类 第3类 绘画的涂料，清漆，漆料，印刷油墨，聚合物，泡沫和类似涂料 √ 聚合物和类似材料，包括层压板，不论是否有纺织品加固，但不包括其它纺织品 √ 纸和纸板 纺织品，无论是天然的还是合成的 √ 玻璃，陶瓷，金属材料 √ 无论是否着色的其它材料 √ 压缩的颜料片，会留下痕迹的材料或玩具中以固体形式存在的类似材料 √ 柔韧的模型材料，包括造型粘土和石膏 √ 液体颜料，包括指画油漆，清漆，漆料，钢笔中的液体油墨，以及在玩具中以液体形式 √ 存在的类似材料 胶棒 √ 玩具材料中的迁移限值(mg/kg) 锡 15000 3750 180000 有机锡 0.9 0.2 12 试剂 表2中的有机锡氯化物标准品购于位于德国 Augsburg 的Dr Ehrenstorfer公司，其中气代三丁基氯化锡、弋代四丁基锡和气代三苯基氯化锡被用作内标。甲醇、正己烷为色谱纯级，购自德国默克(MERCK)。盐酸、乙酸钠、冰醋酸、四乙基硼化钠购自上海安谱(ANPEL)。超纯水为 MilliporeMilli-Q超纯水系统现制备的高纯去离子水。 仪器 本实验使用 Agilent 7890B 气相色谱系统和7000系列三重四极杆气质联用系统，配置分流/不分流进样口和 Agilent7693A自动液体进样器。 溶液配置 储备液A：根据表2称取定量的有机锡氯化物，精确到 0.1 mg， 到100mL 容量瓶中，用甲醇溶解后并定容至100 mL， 制备 1000 mg/L有机锡原液。4℃储存暗处可保存一年。 工作液B*：用甲醇稀释储备液A100倍，制备 10 mg/L 有机锡工作溶液。 *如果方法需要更低的检测下限，需制备1mg/L的工作溶液B代替。 内标储备液C：称取100mg的的代三丁基氯化锡、100mg气代四丁基锡和100 mg 的气代三苯基氯化锡，精确到0.1 mg， 到100mL容量瓶中，用甲醇溶解后并定容至100mL， 制备 1000 mg/L 内标储备液。4℃暗处储存可保存一年。 内标工作溶液D：移取 0.2 mL内标储备液 C 于100mL容量瓶中，用甲醇定容到刻度，制备2 mg/L内标工作溶液。 盐酸溶液：取5.8mL 37%盐酸和 250 mL 水到 500 mL 容量瓶中，加水定容到刻度，制备 0.07±0.005 mol/L 盐酸溶液。 醋酸盐缓冲液：称取16.6g乙酸钠用250 mL 水溶解于500 mL 容量瓶中，加入1.2mL冰醋酸调节pH 到5.4，加水定容到刻度。 2%四乙基硼化钠溶液：称取200mg 四乙基硼化钠到10mL容量瓶中，加水定容到刻度。该溶液不稳定，需临用现配。 表2.有机锡氯化物称重关系，相当于100 mg 有机锡取代基(转换为三丁基锡)的浓度 有机锡氯化物(OTCIx) CAS 编号 称重量(mg) 有机锡氯化物分子量 取代基分子量 权重因子* 相对的分子量 二甲基二氯化锡 753-73-1 75.8 219.7 148.7 0.677 1.948 甲基三氯化锡 993-16-8 82.8 240.1 133.7 0.557 2.169 二正丙基二氯化锡 867-36-7 95.1 275.8 204.9 0.743 1.416 三氯化丁基锡 1118-46-3 97.4 282.2 175.8 0.623 1.650 二丁基二氯化锡 683-18-1 104.7 303.6 232.7 0.767 1.245 三丁基氯化锡 1461-22-9 112.2 325.2 289.7 0.891 1.000 正辛基三氯化锡 3091-25-6 116.6 338.1 231.7 0.686 1.250 二正辛基二氯化锡 3542-36-7 143.4 415.6 344.7 0.830 0.840 四丁基锡 1461-25-2 119.6 346.7 346.7 1.000 0.835 二苯基二氯化锡 1135-99-5 118.6 343.6 272.7 0.794 1.063 三苯基氯化锡 639-58-7 132.9 385.2 349.7 0.908 0.829 气相色谱条件 样品迁移溶液制备过程参照标准 EN 71-3：2013+A1：2014，模仿当儿童误吞玩具材料后胃液消化的情况。 色谱柱： Agilent HP-5ms 超高惰性毛细管柱， 30 mx 0.25 mm， 0.25 pm， 玩具材料样品粉碎后(尺寸<6mm)，精确精量100 mg以上样品于样品瓶中。加入37℃预热的 0.07 mol/L 盐酸溶液浸泡，盐酸溶液加入量相当于样品质量的50倍，再用2 mol/L 盐酸溶液调节pH值至1.2±0.1，在37±2℃避光震荡1小时，静置1小时，用0.45 pm 滤膜过滤、分离样品溶液中的固体物质，得迁移溶液待用。 部件号19091S-433UI进样体积： 1 pL进样方式： 脉冲不分流， 25 Psi 直至0.75 min进口温度： 275℃载气： 氦气，恒定流速，1.0 mL /min 柱温箱升温程序： 50 ℃ 保持1min， 20C/min 升至 280℃， 保持1 min 衍生化过程 后运行： 300℃保持 2 min 移取5mL上述迁移溶液到一个22mL玻璃试管中，加入0.1 mL内标溶液D并用5mL醋酸盐缓冲液将 pH调节至4.7，加入0.5 mL 2%四乙基硼化钠溶液和2mL正己烷，将混合液涡旋振荡30分钟，并静置分层，取正己烷层用 GC/QQQ进行分析。 质谱条件 溶剂延迟： 3 min 离子源温度： 250°C 四极杆温度： 150°C 校准曲线 接口温度： 280°C 取7个22mL 玻璃试管，各加入5.0 mL 0.07 mol/L 盐酸溶液，分别加入OpL、20pL、50pL、100pL、0.2mL、0.5mL 和1.5mL工作溶液B，加入 0.1 mL内标工作溶液D， 用5mL醋酸盐缓冲液将 pH调节至4.7后，加入 0.5 mL 2%四乙基硼化钠溶液和2mL正己烷，将混合液涡旋振荡30分钟，并静置分层，取正己烷层用 GC/QQQ 进行分析。 电子倍增管增益因子： 5 质谱模式： MRM， 参数见表3 表3.11种有机锡化合物和内标的保留时间和 MRM 参数 序号 化合物 保留时间 (min) MRM 定量离子对 MRM定性离子对 碰撞能量 内标1 气代三丁基锡 8.652 217.0->125.0 318.0->190.0 20，15 1 二甲基锡 3.566 179.0->151.0 151.0->135.1 5， 10 2 甲基锡 4.497 193.0->165.0 165.0->135.0 5， 20 3 二正丙基锡 6.630 235.0->151.0 193.0->151.0 10，5 4 丁基锡 6.697 235.0->151.0 235.0->179.0 10， 5 5 二丁基锡 7.815 179.0->151.0 263.0->151.0 5，10 6 三丁基锡 8.767 207.0->123.0 291.0->179.0 15，10 内标2 气代四丁基锡 9.432 318.0->190.0 254.0->126.0 10，15 7 正辛基锡 9.255 179.0->151.0 291.0->179.0 5，5 8 四丁基锡 9.573 291.0->179.0 291.0->123.0 10，25 9 二苯基锡 10.984 301.0->273.0 195.0->118.0 10，15 内标3 气代三苯基锡 13.021 366.0->202.0 366.0->120.0 20， 30 10 二正辛基锡 11.944 263.0->151.0 263.0->123.0 5，20 11 三苯基锡 13.060 351.0->197.0 351.0->120.0 30，30 结果与讨论 选择性和灵敏度 7000 GC/QQQ 的 MRM 模式可以去除基质的干扰，提高方法的选择性。如图1所示为浓度 1.0 pg/L 的混合标准溶液中11种有机锡化合物的 MRM 离子色谱图，与相同浓度的一级 SIM 离子色谱图(图2)相比， MRM 的定性离子干扰更小，定性结果更加准确。 图1.1.0 pg/L混合标准溶液中11种有机锡化合物的 MRM 离子色谱图 图2.1.0 ug/L 混合标准溶液中11种有机锡化合物的一级 SIM 离子色谱图 7000 GC/QQQ 还表现出超高的灵敏度，如表4所示为最低浓度点混合标准溶液中11种有机锡化合物的峰-峰信噪比及仪器检测限(由最低浓度的3倍信噪比计算)。对于所有的有机锡化合物，仪器的检测限均低于 0.08 pg/L， 远远低于 EN 71-3对第二类样品1.0 pg/L 的限值要求。 表4.最低浓度点混合标准溶液中11种有机锡化合物的信噪比和仪器检测限 化合物 最低浓度 信噪比 仪器检测限 (pg/L) (峰-峰) (pg/L) 二甲基锡 1.88 996 0.006 甲基锡 1.33 54 0.074 二正丙基锡 1.86 297 0.019 丁基锡 1.73 476 0.011 二丁基锡 1.57 172 0.027 三丁基锡 1.56 92 0.051 正辛基锡 1.25 101 0.037 四丁基锡 1.75 329 0.016 二苯基锡 1.38 1273 0.003 二正辛基锡 1.06 54 0.059 三苯基锡 1.32 480 0.008 校准曲线和重复性 从表5中可见，在校准曲线范围 1.0-200 ug/L之间， 11种有机锡化合物的线性相关性优异，相关系数R²均大于0.995。 表5.有机锡化合物的线性结果 化合物名称 线性范围(pg/L) 相关系数 (R) 二甲基锡 1-282 0.9950 甲基锡 1-200 0.9970 二正丙基锡 2-279 0.9997 丁基锡 2-259 0.9996 二丁基锡 2-236 0.9996 三丁基锡 2-234 0.9996 正辛基锡 1-187 0.9997 四丁基锡 2-262 0.9998 二苯基锡 1-206 0.9983 二正辛基锡 1-159 0.9982 三苯基锡 1-198 0.9998 六个校准级别的混合标准溶液重复进样七次，所得分析结果的相对标准偏差见表6。大多数化合物的相对标准偏差都在5%以下，包括在最低浓度点(1.0 pg/L)都能表现出非常满意的重复性。图3为在最低浓度点连续进样七针所得MRM离子叠加色谱图。 图3.最低浓度点的有机锡化合物混合标准溶液连续进样七针所得MRM 离子叠加色谱图 化合物 浓度1 浓度2 浓度3 浓度4 浓度5 浓度6 (~1.5 pg/L) (~6.0 pg/L) (~15 pg/L) (~30 pg/L) (~75 pg/L) (~225pg/L) 二甲基锡 4.52 3.26 3.06 2.10 2.15 2.12 甲基锡 2.47 1.15 0.64 1.05 3.07 0.85 二正丙基锡 2.12 3.55 1.36 5.10 2.42 4.43 丁基锡 2.99 3.16 1.16 4.55 2.28 3.90 二丁基锡 3.78 3.02 1.26 5.78 5.55 5.40 三丁基锡 2.60 4.52 2.67 4.62 2.69 4.11 正辛基锡 4.15 3.56 2.03 4.56 1.28 5.25 四丁基锡 4.23 2.97 3.52 2.98 0.99 3.32 二苯基锡 3.40 2.47 2.00 0.63 1.29 4.28 二正辛基锡 4.64 3.28 0.64 0.80 1.36 4.86 三苯基锡 2.75 4.71 1.73 2.26 3.08 5.60 玩具材料样品分析：加标回收和重复性测试 本实验分析了 EN 71-3中最有代表性的三类玩具样品，每个类别选取了两个不同的玩具材料：第一类，蜡笔和橡皮泥；第二类，泡泡液和水彩；第三类，软塑胶和布。所有样品根据文中所述前处理方法进行样品制备和加标，然后使用 GC/QQQ进行分析。 有机锡化合物的加标回收实验使用的是迁移溶液。第一类和第三类玩具样品的两个加标浓度是20.0 pg/L 和40.0 pg/L。第二类玩具样品中的三个加标加度分别是4.0pg/L、20.0pg/L和 40.0 ug/L。第二类样品迁移溶液的最低加标浓度 4.0 pg/L和第一类及第三类样品的 20.0 pg/L 对应于 EN71-3所规定的玩具材料中迁移元素的限量值(第二类为0.2 mg/kg，第一类及第三类为 0.9 mg/kg)。图4-6分别为三类玩具代表样品最低加标浓度点的 MRM 离子色谱图。 图5.第二类样品泡泡液在加标水平 4.0 pg/L时的 MRM 离子色谱图 图6.第三类样品软塑胶在加标水平20.0pg/L 时的 MRM离子色谱图 本实验对三类样品的每个加标浓度均进行了六个平行样品的测试，加标回收测试结果和重复性见表7-9。除了水彩和橡皮泥样品中因含有痕量的甲基锡和二甲基锡造成回收率结果偏高之外，其它所有样品中有机锡化合物都具有良好 的回收率，范围在80%至120%，且超过96%的平行样品的相对标准偏差 (RSD) 都小于10%。所有这些结果均表明本实验方法在极低浓度水平的情况下依然表现出优良的回收率和重现性。 表7.第一类玩具材料样品的加标回收实验结果 化合物名称 20 pg/L 40 pg/L 20 pg/L 40 pg/L 回收率% RSD% 回收率% RSD% 回收率% RSD% 回收率% RSD% 二甲基锡 102 1.87 103 2.47 125 2.58 125 2.80 甲基锡 126 3.30 112 8.19 172 13.8 155 4.57 二正丙基锡 108 1.04 105 1.60 105 0.96 100 1.07 丁基锡 123 2.25 112 6.66 130 9.84 118 3.21 二丁基锡 108 1.18 106 1.50 106 2.14 104 1.40 三丁基锡 107 1.34 105 2.04 108 1.51 104 0.73 正辛基锡 110 1.22 109 5.53 91 3.22 86 1.90 四丁基锡 103 2.35 105 6.59 95 2.83 88 1.65 二苯基锡 103 0.71 105 2.08 108 1.39 107 0.29 二正辛基锡 101 1.21 108 4.43 104 4.54 105 2.08 三苯基锡 104 0.85 102 0.64 105 1.88 102 0.60 表8.第二类玩具材料样品的加标回收实验结果 第二类 泡泡液 水彩 化合物名称 4pg/L 20 pg/L 40 pg/L 4pg/L20 pg/L40 pg/L 回收率% RSD% 回收率% RSD% 回收率% RSD% 回收率% RSD% 回收率% RSD% 回收率% RSD% 二甲基锡 99 5.65 108 2.99 109 3.31 140 2.52 141 2.91 132 5.56 甲基锡 67 20.8 74 7.82 109 8.45 135 10.2 138 3.37 103 12.7 二正丙基锡 81 6.77 87 2.73 90 2.56 81 1.97 79 1.49 79 3.77 丁基锡 83 9.49 77 5.03 97 3.91 81 3.05 82 2.21 69 4.77 二丁基锡 84 5.31 91 1.33 92 1.81 88 2.29 87 1.65 86 2.45 三丁基锡 83 5.34 92 0.85 96 1.71 99 1.57 94 0.79 93 1.1 正辛基锡 89 3.74 92 1.62 97 1.90 91 6.19 81 1.51 70 2.03 四丁基锡 95 4.83 92 5.95 99 1.87 114 12.5 107 8.06 124 37.8 二苯基锡 97 5.15 103 1.75 104 1.62 116 2.87 112 0.92 108 1.96 二正辛基锡 78 6.08 87 3.30 88 3.43 107 1.96 101 1.29 101 2.59 三苯基锡 84 4.47 89 0.80 93 1.47 95 1.69 92 0.54 90 1.45 表9.第三类玩具材料样品的加标回收实验结果 第三类 软塑胶 布 化合物名称 20 pg/L 40 pg/L 20 pg/L 40 pg/L 回收率% RSD% 回收率% RSD% 回收率% RSD% 回收率% RSD% 二甲基锡 95 4.57 92 6.32 105 5.59 101 4.59 甲基锡 132 7.15 118 2.36 136 7.27 113 5.94 二正丙基锡 96 0.83 95 1.26 99 1.47 95 1.81 丁基锡 115 3.02 108 1.81 110 2.49 100 2.69 二丁基锡 95 0.68 94 1.50 97 1.09 95 1.48 三丁基锡 94 0.64 94 1.38 97 1.87 96 0.66 正辛基锡 94 2.91 95 3.17 96 2.08 92 2.57 四丁基锡 90 9.24 93 6.99 91 3.57 90 6.37 二苯基锡 98 3.76 96 0.56 97 5.29 96 3.14 二正辛基锡 93 9.02 93 1.70 87 6.04 89 1.43 三苯基锡 93 0.86 0.92 92 0.55 92 1.54 Agilent 7000 系列 GC/QQQ 的 MRM模式可以消除大多数背景干扰，具有良好的选择性，使分析结果更加干净、更容易定性定量。本实验说明其用于分析玩具材料中有机锡化合物时，可提供优异的灵敏度和稳定性，所有有机锡化合物的仪器检测限均低于 0.1 pg/L；在1.0-200 pg/L 的校准范围内也显示出优良的线性结果。在三类玩具材料的加标回收实验中也表现出了良好的回收率和重现性。 Agilent 7000系列 GC/QQQ 可以为应对欧盟玩具安全最新协调标准EN71-3：2013+A1：2014 提供完美的解决方案。 1. Frank David， Pat Sandra and Philip L.Wylie， Improving the analysisof organotin compounds using retention time locked methods andretention time database. Agilent Technologies， 5988-9256EN 2.O0fficial Journal of the European communities， Toy SafetyDirective 2009/48/EC. ( 3. BSI E N 71-3 ： 2013+A1：2014 Safety of toys-Pa r t 3： Migration of certain elements ) 4.Kazuhiro Sakai1， Juane Song， Dong Yan and XiangChengZeng， LC-ICP-MS method for the determination of trivalentand hexavalent chromium in toy materials to meet Europeanregulation EN 71-3：2012 Migration of certain elements. AgilentTechnologies， 5991-2878EN ( 5. S huang Feng， Yufeng Z h ang an d Wenjie Yu， De t ermination ofOrganotin Compounds in Toy Materials by Agilent 5977A GC/MSD to Meet European Regulation EN 71- 3 ： 2013， Migration ofCertain Elements. Agilent Technologies， 5991-4658EN ) 查找当地的安捷伦客户中心： www.agilent.com/chem/contactus-cn 免费专线：800-820-3278，400-820-3278(手机用户) 联系我们： LSCA-China_800@agilent.com 在线询价： www.agilent.com/chem/erfq-cn www.agilent.com 安捷伦对本资料可能存在的错误或由于提供、展示或使用本资料所造成的间接损失不承担任何责任。 本文中的信息、说明和技术指标如有变更，恕不另行通知。 安捷伦科技(中国)有限公司，2016 2016年8月22日，中国印刷 5991-7265CHCN Agilent Technologies     由于人们对玩具安全性的日益关注，欧盟颁布了新的玩具安全指令 2009/48/EC，其中规定了若干元素的迁移限值，旨在保障消费者特别是青少年的使用安全。本应用介绍了使用Agilent 7000 系列 GC/QQQ 分析迁移溶液中有机锡化合物的方法，本方法具有极好的选择性和灵敏度，三类玩具材料样品的加标分析结果也显示了良好的重现性和回收率。    有机锡化合物是锡和碳元素直接结合所形成的金属有机化合物，主要用作催化剂、稳定剂。由于有机锡还具有抗菌性，其在玩具制造中也被用作抗菌剂和防霉剂。有机锡化合物都有很强的生物毒性，三取代体最易被生物体吸收，也可以部分降解成二取代体和一取代体1。由于有机锡化合物对生物和环境的毒害性，甚至可以影响儿童的正常生长，各国都有相应的法令禁止和限制有机锡化合物的使用。欧盟玩具安全指令 (2009/48/EC) 通过最大程度地减少儿童接触潜在有害或有毒的玩具产品来确保儿童的安全2。2015 年 3 月 13 日欧盟发布了关于 EN 71-1:2014、EN 71-3:2013+A1:2014、EN 71-14:2014 正式成为新玩具指令 (2009/48/EC) 协调标准的官方公告，旧版本标准将于 2016 年 2 月 29 日正式被取代。