【仪电分析】氯乙烯树脂中氯乙烯残留单体的检测-气相色谱法

【仪电分析】氯乙烯树脂中氯乙烯残留单体的检测-气相色谱法

聚氯乙烯树脂（PVC）价格低廉、性能优良，是国内外应用最广的热塑性材料之一，但在聚合反应中，存在一定未反应完全的氯乙烯单体（VCM），氯乙烯是一种致癌的有毒物质，因此聚氯乙烯树脂中残留VCM单体的检测尤为重要。本方案采用静态顶空气相色谱技术，适用于各种粉末状氯乙烯均聚和共聚树脂中残留氯乙烯单体的测定方法。

一、方法原理    

将已称量的试样密封于玻璃管型瓶中，加热一段时间，是VCM单体在粉末与气相之间达到平衡。从顶空中取得气态试样注入气相色谱中，组分在柱中分离并由FID检测器检测，外标法定量。

二、主要仪器及试剂

a.气相色谱仪：GC128,配备FID检测器；

b.毛细管色谱柱：PLOT-Q，30m×0.53mm×40μm；

c.全自动顶空进样器：HS-2；

d.1mL气密性进样针。

三、实验方法

3.1 参考色谱条件

进样口温度：250℃；     

检测器温度：250℃；

柱箱温度：150度恒温；

    载气：氦气（He）；

      柱流量：20ml/min；

氢气流量：30ml/min；

空气流量：300ml/min。

3.2 标准曲线的绘制

PVC在100℃加热，直至色谱仪不再检测到PVC中的VCM峰。

取5个玻璃管形瓶，每个瓶中称取2-4g（重量与样品一致）无VCM的PVC树脂，精确至0.01g。用气密性进样针分别准确抽取0mL、0.2mL、0.5mL、1mL、2mL体积分数为0.4%的VCM标气于玻璃管形瓶中。将玻璃管形瓶置于室温至少半个小时，使VCM在PVC于顶空间达到平衡，将其置于顶空进样器中120℃平衡15min后进样分析。

3.3样品预处理

取样前，用N₂吹扫玻璃管形瓶，尽量除去痕量的VCM。

称取2-4g待测PVC树脂（校正取样量与之相同），精确至0.01g，置于洁净的玻璃管形瓶中，立即以隔垫和铝帽密封。将其置于气相色谱仪的顶空进样器中，在120℃平衡15min后取顶空气体进样分析，每个样品测定两次。

四、实验结果

4.1 标准工作曲线

实验中使用的标气浓度为4000mL/m³，换算为10.37g/m³。标准曲线中加入的VCM的质量分别为0、2.074μg、5.185μg、10.370μg、20.740μg。

质量与峰面积的工作曲线为y=0+16.0613*x，线性相关系数r为0.9997。如图1所示：

图1 VCM标准工作曲线

4.2 VCM标气色谱图

浓度为10.370μg的VCM标气色谱图如图2所示：

图2 浓度为10.370μg的VCM标气色谱图

4.3 样品色谱图

样品经前处理，按照仪器参考条件分析测定，得到的色谱图如图3所示：

图3 样品色谱图

4.4 结果计算

使用气体钢瓶中稀释的VCM气体进行校正时，VCM标气为体积分数，需将其转化为mg/m³,公式如下:

式中： C_w/v —气体钢瓶中VCM浓度的数值，单位为mg/m³；

C_v/v —气体钢瓶中VCM浓度的数值，单位为mL/m³；

  M_VCM —氯乙烯摩尔质量的数值（=62.5）；

  V—20℃，101.3kPa时的摩尔体积（=24.1L）。

4.5 实际样品测试

PVC树脂样品制备平行样，进行分析，结果如下：

1）平行样1，称重2.0264g，由曲线计算得到VCM质量为0.4467μg，PVC树脂中单体VCM残留量为0.220μg/g。

2）样2，称重2.2075g，由曲线计算得到VCM质量为0.5201μg，PVC树脂中单体VCM残留量为0.236μg/g。