全蒸发顶空气相色谱法测定聚乙醇酸中的乙酸乙酯含量_王睿.pdf

69理化测试NO.02 2023塑料科技 Plastics Science and Technology全蒸发顶空气相色谱法测定聚乙醇酸中的乙酸乙酯含量王 睿,肖 含,刘俊彦,张育红（中国石油化工股份有限公司 上海石油化工研究院，上海 201208）摘要：采用全蒸发顶空气相色谱法，建立了聚乙醇酸中残留溶剂乙酸乙酯含量的分析方法。在顶空平衡温度130，平衡时间90 min的条件下，采用DB-FFAP毛细管色谱柱（30 m0.25 mm0.25 m）进行分离、氢火焰离子化检测器检测和外标法定量的分析方案，实现聚乙醇酸中残留溶剂乙酸乙酯的准确测定。标准曲线的线性相关系数（R2）为0.997 8，加标回收率在98.1%99.4%之间，6次重复测定结果的相对标准偏差4%，最低检测限为0.47 mg/kg，表明方法重复性和准确性良好，检测灵敏。本方法无需样品前处理，操作简便，结果准确可靠，适用于聚乙醇酸中残留乙酸乙酯的检测。关键词：聚乙醇酸；残留溶剂；乙酸乙酯；顶空气相色谱法中图分类号：O657.71 文献标识码：A 文章编号：1005-3360（2023）02-0069-04 DOI：10.15925/ki.issn1005-3360.2023.02.014Full-Evaporation Headspace Gas Chromatography for Determination of Ethyl acetate Content in Polyglycolic AcidWANG Rui,XIAO Han,LIU Jun-yan,ZHANG Yu-hong(SINOPEC Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology,Shanghai 201208,China)Abstract：A method for the determination of residual solvent ethyl acetate in polyglycolic acid by full-evaporation headspace gas chromatography was established.Under the conditions of headspace equilibrium temperature of 130 and equilibrium time of 90 min,the DB-FFAP capillary column(30 m0.25 mm0.25 m)was used for separation,with hydrogen flame ionization detector detection and external standard method for quantitative analysis to determine the residual solvent ethyl acetate in polyglycolic acid.The linear correlation coefficient(R2)of the standard curve is 0.997 8,and the recovery by standard addition method is in the range of 98.1%and 99.4%.The relative standard deviation of 6 repetitions is less than 4%,and the minimum detection limit is 0.47 mg/kg.Therefore,the method has good repeatability and accuracy,and the detection is sensitive.This method does not require sample pretreatment,which is simple to operate,and the determination results are accurate and reliable.It is suitable for the detection of residual ethyl acetate in polyglycolic acid.Key words：Polyglycolic acid;Residual solvents;Ethyl acetate;Headspace gas chromatography聚乙醇酸(PGA)及其共聚物是一类具有良好生物相容性和生物可降解性的高分子材料。目前PGA主要用于可吸收手术缝合线、可吸收血管夹、组织工程支架等方面1。目前PGA制备一般采用两步法，由乙醇酸（或乙醇酸酯）合成乙醇酸的环状二聚体乙交酯，乙交酯开环聚合得到PGA2-3。在制备乙交酯的过程中，经常采用乙酸乙酯作为溶剂，导致微量乙酸乙酯残留在PGA中。在医疗器械的生产制备过程中，使用的有机溶剂在体内也有微量残留。人用药品注册技术要求国际协调会(ICH)将药品常用的69种有机溶剂按照对人体的危害程度分为4类4：第一类和收稿日期：2022-09-28基金项目：中国石油化工股份有限公司委托项目（421063-8）联系人，引用本文：王睿,肖含,刘俊彦,等.全蒸发顶空气相色谱法测定聚乙醇酸中的乙酸乙酯含量J.塑料科技,2023,51(2):69-72.Citation：Wang R,Xiao H,Liu J Y,et al.Full-evaporation headspace gas chromatography for determination of ethyl acetate content in polyglycolic acidJ.Plastics Science and Technology,2023,51(2):69-72.70理化测试NO.02 2023塑料科技 Plastics Science and Technology第二类溶剂需要避免在医疗器械中使用或限制使用；第三类根据质量需求有选择性地在医疗器械中使用；第四类在药典中没有限度要求。而乙酸乙酯被ICH列为第三类溶剂，对人体的呼吸道、眼睛等有刺激作用，并且可能对中枢神经系统有影响。目前国内医药行业标准暂无用于外科植入物PGA的相关标准，仅有聚丙交酯基共聚物树脂产品的标准5，其中规定溶剂残留应不大于1 000 g/g。因此建立一种测定PGA中乙酸乙酯残留量的准确方法，对于PGA类医疗器械产品的质量控制十分关键。对聚合物中残留溶剂检测的方法主要有液固萃取法、加热失重法、气相色谱法等。赵德明等6采用液固萃取法，以丙酮、乙醇和环己烷等为提取剂，采用浸入式提取方法，研究碳纤维原丝与提取剂的固液比、提取温度、提取时间等对残留溶剂提取量的影响。聚乳酸、聚乙烯醇等聚合物的检测标准GB/T 2928420127和GB/T 12010.220108中均采用加热失重法测试挥发性物质含量，该方法虽然具有便捷快速的优点，但只能获得总挥发性物质含量，而无法知道某一种单独有机溶剂含量。气相色谱法具有快速灵敏、样品前处理简便，避免非挥发性组分对色谱柱产生影响等优点9。许多国家的药典推荐使用静态顶空气相色谱法检测药品中残留溶剂10。气相色谱法顶空进样的方式能够使待测样品挥发后进样，可避免样品萃取、浓缩等前处理步骤，同时不需要使用大量有机溶剂，可实现迅速分离。本实验利用全蒸发顶空气相色谱法，考察不同平衡温度、平衡时间和样品量等因素对顶空分离效果的影响，建立测定PGA中乙酸乙酯含量的方法，为PGA类医疗器械中残留乙酸乙酯的检测及监控提供技术基础。1实验部分1.1主要试剂乙酸乙酯、碳酸二甲酯，分析纯，国药集团化学试剂有限公司；聚乙醇酸(PGA)，残留单体1%，荷兰 Corbion Purac公司。1.2仪器与设备气相色谱仪，Agilent 7890A，配FID检测器、Agilent自动顶空进样器，20 mL顶空瓶，美国安捷伦科技公司。1.3气相色谱及顶空条件色谱条件：DB-FFAP毛细管色谱柱(30 m0.25 mm0.25 m)。进样口温度250，载气高纯N2，恒流模式，柱流1 mL/min。进样模式：分流进样，分流比5 1。柱箱程序升温条件：初始温度40，保持2 min，以15/min升至220，保持10 min。检测器250，H2流速30 mL/min，空气流速300 mL/min，辅助气N2流速25 mL/min。顶空条件：顶空进样器平衡温度130，平衡时间为90 min，复合区温度140，传输线150。1.4实验方法1.4.1标准样品配制精确称量乙酸乙酯0.006 0 g，碳酸二甲酯10.649 7 g混合均匀。分别取混合溶液 0.000 6、0.001 2、0.002 5、0.004 2、0.005 1 g置于20 mL顶空瓶中（乙酸乙酯的绝对质量分别为0.34、0.68、1.41、2.36、2.87 g），加盖密封，作为系列标准工作溶液。以乙酸乙酯的峰面积为纵坐标，乙酸乙酯的绝对质量为横坐标，进行线性回归。1.4.2PGA样品测定取PGA样品约0.2 g，精确称量至 0.000 1 g，置于顶空瓶中进行测定。定量分析时，采用外标法计算。PGA样品中乙酸乙酯含量的计算公式为：C=m1/m2（1）式（1）中：C为PGA样品中乙酸乙酯含量，mg/kg；m1为乙酸乙酯绝对质量，g，依据标准曲线方程和实际峰面积计算得到m1；m2为PGA样品的实际质量，g。1.4.3加标回收率实验取PGA样品适量0.2 g，精确称量至0.000 1 g，置于顶空瓶中，加入适量由1.4.1配制的标样，制成不同浓度水平的加标样品。2结果与讨论2.1定性分析根据相似相溶原理选极性柱分离极性化合物，使用DB-FFAP毛细管色谱柱(30 m0.25 mm0.25 m)对乙酸乙酯进行分离，对照标准样品和实际样品保留时间定性分析乙酸乙酯。图1为PGA中乙酸乙酯全蒸发顶空气相色谱图。从图1可以看出，采用DB-FFAP色谱柱时，乙酸乙酯的保留时间为3.51 min，PGA 中乙酸乙酯的分离效果好，无拖尾现象。由于PGA自身或在加热过程中产生其他微量的可挥发性物质，本文没有对其进行定性研究。2.2顶空条件优化PGA中残留溶剂被包裹在聚合物中，顶空瓶需要在一定温度和时间下实现气固相平衡，考察平衡温度、平衡时间和样品含量等参数对乙酸乙酯色谱峰面积(A)的影响。2.2.1平衡温度的考察图2为90 min平衡时间下，不同平衡温度对PGA样品中乙酸乙酯峰面积的影响。从图2可以看出，在80130 下，随着顶空平衡温度升高，乙酸乙酯峰面积增大，当平衡温度达到130 时，乙酸乙酯峰面积趋于稳定。虽然更高图1PGA中乙酸乙酯全蒸发顶空气相色谱图Fig.1 Full-evaporation headspace gas chromatogram of ethyl acetate in PGA71理化测试NO.02 2023塑料科技 Plastics Science and Technology的温度有利于溶剂挥发，但可能导致乙酸乙酯部分分解11。因此，最优的平衡温度为130。2.2.2平衡时间的考察图3为在130 平衡温度下，不同平衡时间对PGA中乙酸乙酯峰面积的影响。从图3可以看出，顶空平衡时间从60 min延长至90 min时，乙酸乙酯的色谱峰面积增大；平衡时间达到90 min时，乙酸乙酯峰面积达到最大；随着平衡时间的继续延长，峰面积逐渐减小。为了获得良好的样品分析准确性和灵敏度，最优的平衡时间为90 min。2.3进样量的选择顶空气相色谱分析是一种间接进样的色谱分析方法。对于固体样品顶空气相色谱测试，在一定温度下，随着加热时间的延长，待测组分在固相中浓度和挥发到气相中浓度比例不改变，即达到平衡状态。静态顶空在恒温平衡状态下，分配系数(K)计算公式为12：K=CsCg（2）式（