高效液相色谱过氧化二异丙苯纯度的测定.doc

用高效液相色谱测定过氧化二异丙苯含量

用高效液相色谱测定过氧化二异丙苯含量

摘要：建立了高效液相色谱及ODS反相色谱柱测定过氧化二异丙苯含量的方法，对同一样品进行测定的相对偏差小于1.4%。此方法参照ASTM E755-94，只是在定量上采用内标法的峰面积为定量因子。结果表明此方法误差范围符合原方法的要求，该方法相对于原方法具有分析速度快，条件易掌握等优点。

关键词： 过氧化二异丙苯 高效液相色谱法 ODS反相色谱柱

一．前言
过氧化二异丙苯(简称DCP)是一种有机过氧化物它是以异丙苯为起始剂，通过氧化、还原、缩合、提浓等工序制成，生产过程中的中间体和副反应所产生的杂质，主要有苄醇、苯乙酮、α-甲基苯乙烯、苯酚以及未反应的异丙苯等，这些杂质将直接影响DCP质量和单耗。由于有机过氧化物不稳定，遇热易分解，不能直接采用气相色谱法测定含量，通常用的经典的化学碘量法操作繁琐且费时。为进一步提高质量、降低单耗，同时也为更大地拓展国内外市场，采用近代的测试方法——高效液相色谱法分析已显得尤为重要。
本实验采用反相液相色谱法，在25分钟内完成DCP含量的测定。本方法在技术上参照ASTM E755-94，在此基础上建立DCP含量的测试方法。实验着重对DCP和其中的杂质进行定性，对流动相配比、检测波长和定量方法做了对比选择，并对方法的精密度和回收率进行了考察。
本实验中的分析方法在测定条件上与ASTM E755-94一致，只是在定量方法上，ASTM方法中的采用峰高为定量因子，而本实验中在选择峰高为定量因子测定DCP含量时，其测定结果准确性、重复性较差，所以选定峰面积为定量因子，精密度达到ASTM E755-94要求，适用于DCP纯度分析。

二．实验部分
1．仪器、设备
WATERS BREEZE色谱操作系统
Waters l525 Binary HPLC Pump (1525高效液相色谱泵)
Waters 2487 Dual λAbsorbance Detector (2487双波长紫外检测器)
Human Power I+，纯水/超纯水系统
有机相过滤器 (过滤膜：0.2um)

2．试剂材料
2.1 甲醇 HPLC级；
2.2 超纯水 <18.3MΩ·cm；
2.3 DCP标样 自制(经过三次重结晶)：
2.4 Diheptyl phthalate邻苯二甲酸二正庚酯(Fluka色谱级)

3．测定条件
色谱柱： Waters spherisorb 5um ODS2，250×4.6mm
流动相 ： 甲醇:水 85:15 (V/V)
流 速 ： 1.0mL/min
检测器： 紫外检测器
检测波长： 254nm
柱温： 40℃
定量管 ： 25uL

4．分析步骤
4.1 校正因子的测定
4.1.1 DCP标准溶液的制备
称取0.40±0.05g(称准至0.0001g)DCP标样（DCP重结晶样品）和0.20±0.05g(称准至0.0001g)内标物邻苯二甲酸二正庚酯；置于100mL容量瓶中，加入50mL甲醇，混合均匀，然后定容。
将上述混合好的DCP标准溶液用有机相过滤膜过滤，将滤液小心放入样品瓶中。待色谱分析用。

4.1.2 校正因子的测定
从步骤4.1.1的样品瓶中吸取300uL DCP标准溶液，小心注入液相色谱进样口，待谱图走完之后，准确记录DCP标样的峰面积和内标物的峰面积。
按下式计算校正因子Fc的值：

式中：
Fc —— 校正因子；
Wc —— 标准溶液中DCP标样的质量，g；
Wis —— 标准溶液中内标物的质量，g；
Ais —— 标准溶液中内标物的峰面积；
Ac —— 标准溶液中DCP标样的峰面积。
4.2 样品的测定
4.2.1 样品溶液的准备
称取0.40±0.05g(称准至0.0001g)DCP样品和0.20±0.05g(称准至0.0001g)内标物邻苯二甲酸二正庚酯；置于100mL容量瓶中，加入50mL甲醇，混合均匀，然后定容。
将上述混合好的DCP样品溶液用有机相过滤膜过滤，将滤液小心放入样品瓶中。待色谱分析用。

5．分析结果计算
5.1样品中DCP含量的计算
从步骤4.2.1的样品瓶中吸取300uLDCP样品溶液，小心注入液相色谱进样口，待谱图走完之后，准确记录DCP样品的峰面积和内标物的峰面积。
样品中DCP纯度Wt％按下式计算

式中：
Fc —— 校正因子：
Ws —— 样品溶液中DCP的质量，g；
Wis —— 样品溶液中内标物的质量，g；
Ais —— 样品溶液中内标物的峰面积，
Ac —— 样品溶液中DCP或某杂质组分的峰面积。

三、 结果讨论
(一)、组分的分离与定性
从图1-DCP的生产工艺流程中，可以看出DCP中可能存在的杂质有苯酚、苯乙酮、苄醇、过氧化氢异丙苯(CHP)、α-甲基苯乙烯(α-ms)、异丙苯。

图1. DCP合成工艺流程图
从图2、表1中可以看出，DCP与内标物的出峰时间不受各杂质组分出峰时间的影响。

图2， DCP液相色谱图
表1 DCP与内标物及各杂质的相对保留值
组分
苯酚
CHP
苄醇
苯乙酮
α-ms
异丙苯
DCP
内标物
相对保留值
0.177
0.189
0.192
0.199
0.306
O.326
0.492
1.00

(二)、测定条件的选择
1．流动相及其配比的选择：
常用的液相色谱流动相有水、乙腈、甲醇、四氢呋喃等。由于乙腈价格高，毒性大，经过我们简单地试验，并没有得到理想的结果；而国内常用甲醇作流动相，因此我们主要选择甲醇和水作为混合流动相，对它们的配比进行了实验(见表2)。考虑到分析时间的长短和对杂质有较好的分离，选择甲醇和水以85:15配比较为理想。
2．检测波长的选择：
对DCP和异丙苯、苯乙酮、CA、α-甲基苯乙烯以及甲醇/ H2O (85/15)进行UV扫描，见图3。从谱图上看出，DCP在210nm、254nm处吸收大；由于本实验选用的流动相为甲醇与水的混合相，从甲醇/H2O(85/15)的UV谱图上可以看出，甲醇/H2O在254nm处的吸收(O.0235A)比210nm(0.3546A)要小，为去除流动相对DCP分析的影响，故选定检测波长为254nm。
表2

3．定量方法的选择
在本试验过程中，对DCP含量的液相色谱法分别选用了外标法和内标法进行了测定。
3．1外标法
准确称取一系列质量的DCP标样，用甲醇稀释到100ml，混合均匀，过滤，然后进行液相色谱分析。分别就DCP克数与峰面积、DCP克数与峰高做曲线，最后进行样品分析。外标法标准曲线见图4——DCP外标法标准曲线(峰面积为定量参数)、图5——DCP外标法标准曲线(峰高为定量参数)

图4 DCP外标法标准曲线(峄面积为定量参数)

图5 DCP外标法标准曲线(峰高为定量参数)

由于外标法对仪器稳定性和每次操作要求非常高，从分析数据来看，该方法存在偏差大、重复性差的缺点。

表3外标法测试的重复性
批号
按峰面积计算
按峰高计算
峰面积
DCP纯度%
峰高
DCP纯度%
105091111
6201421
99.14
472370
97.99
6235831
99.67
473156
98.15
6231902
99.61
473385
98.19
6219569
99.42
478443
99.19
6234201
99.65
473866
98.29
6259576
100．04
478512
99.21
6244021
99.80
473093
98.14
6261388
100.07
471949
97.91
DCP纯度平均值，%
99.68
98.38
标准偏差，%
0.307
0.518
相对标准偏差，%
0.308
0.526
3.2内标法
选择对DCP出峰毫无干扰的纯品邻苯二甲酸二正庚酯作为内标物，并对峰高和峰面积两种定量参数进行了比较，见表4。可见在本试验体系中，若按ASTM E755-94推荐的定量方法(内标法以峰高为定量参数)，其相对标准偏差为0.729％；而按峰面积计算，相对标准偏差减低到0.120％，准确度高，结果可靠。
表4 内标法测试的重复性
批号
105091111
按峰高计(ASTM推荐方法)
按峰面积计
序号
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
DCP％
99.91
98.15
99.51
98.99
98.12
99.71
98.79
99.55
99.60
99.57
99.47
99.66
99.41
99.77
绝对偏差，％
+0.88
-0.88
+0.48
-0.04
-0.91
+0.68
-0.24
-0.03
+0.02
-0.01
-0.11
+0.08
-0.17
+0.19
DcP纯度平均值，％
99.03
99.58
标准偏差，％
0.722
0.119
相对标准偏差，%
0.729
0.120

通过对外标法和内标法的对比，最终本试验选定以峰面积为定量参数的内标法。

4．适用的DCP纯度测定范围
根据ASTM E 755上的文献报道，对DCP纯度的检测范围进行了试验，结果表明在DCP纯度不小于92％时，该方法的相对标准偏差在0.15％以内。具体数据见表5。
表5 DCP纯度的检测范围试验
序号
1
2
3
4
5
6
7
峰
面
积
92% DCP
AC
5695842
5713488
5722054
5726849
5722391
5703978
5714389
内标物
AIS
9838255
9857039
9892317
9876441
9866128
9867273
9854231
DCP，%
91.95
92.06
91.87
92.10
92.12
91.82
92.11
绝对偏差，%
-0.05
+0.06
-0.13
+0.10
+0.12
-0.18
+0.11
DCP纯度平均值，%
92.00
标准偏差，%
0.124
相对标准偏差，%
0.134
因此本方法适用的DCP测定范围为不小于92％的DCP样品。

5．DCP标样：
资料上查到的DCP标样有两种：一是Aldrich Chemical Co.inc的纯度为98％，二是Fluka的纯度为97％。为了得到更纯的DCP标样，加上我们有DCP结晶课题组几年的工作经验，对DCP进行了3次重结晶制备了DCP标样。经过化学法测试，其含量为99.8％，熔点为39.1℃，我们认为它就是DCP标准样品。

（三）方法回收率试验
按照内标法的测定步骤，在DCP标准样品中加入色谱级的异丙苯标样，配制成3组不同含量的DCP样品进行测定。以回收率反映本方法的准确度，测定结果列于表6。
表6 DCP回收率实验
序号
理论DCP含量，%
测得DCP含量，%
相对误差，%
回收率，%
1
99.25
99.30
0.05
100.05
2
99.39
99.46
0.07
100.07
3
99.52
99.46
0.06
99.94

四)．方法精密度试验
同一操作者使用相同的仪器设备在相同操作条件下所测定的试验结果相接近的程度，见表7、表8：
表7 99％DCP重复性实验
批号105091111
DCP
测定结果
1
2
3
4
5
6
7
DCP，%
99.55
99.60
99.57
99.47
99.66
99.41
99.77
绝对偏差，%
-0.03
+0.02
-0.01
-0.11
+0.08
-0.17
+0.19
标准偏差，%
0.119
相对标准偏差，%
0.120

表8 92％DCP重复性实验
批号105091113
DCP
测定结果
1
2
3
4
5
6
7
DCP，%
91.95
92.06
91.87
92.10
92.12
91.82
92.11
绝对偏差，%
-0.05
+0.06
-0.13
+0.10
+0.12
-0.18
+0.11
标准偏差，%
0.124
相对标准偏差，%
0.134

四、结论
1．本方法与经典化学碘量法相比，具有分析时间短，条件易掌握等优点。投入实际生产后，能快速准确的为生产提供数据。便于生产及时的改进工艺条件。更为客户提供了信任依据。
2．本方法与ASTM E755-94标准方法相比，不同点是在定量上采用峰面积法代替峰高法，保证了分析准确度。
3．本方法适用于DCP纯度不小于92％的成品分析，很好地满足了实际生产的需要，为进一步降低单耗和进行质量改进提供了科学的依据。
五、参考文献
1．ASTM E755-94标准
2．于世林 编著《高效液相色谱方法及应用》，化学工业出版社，2000
3．张晓彤 云自厚 编著《液相色谱检测方法》，化学工业出版社，2000