一种卷烟接装纸水性光油挥发性成分检测方法与流程

本发明涉及水性光油挥发性成分检测，具体是一种对卷烟接装纸油墨原料水性光油的挥发性组分进行分离及其定量分析的色谱检测方法。
背景技术：
：水性光油主要由主剂、溶剂、辅助剂三大类组成，具有无色，无味、透明感强且无毒、无有机挥发物，成本低，来源广等特点，是其它溶剂性上光油所无法相比的。如果加入其它主剂和助剂，还可具有良好的光泽性，耐磨性和耐化学药品性，经济卫生，对包装印刷尤为适合。由于它优越的特性，在烟草行业也能广泛应用，例如盒片、接装纸油墨等。水性上光油的主剂是成膜树脂，是上光剂的成膜物质，通常是合成树脂，它影响和支持着深层的各种物理性能和膜层的上光品质，如光泽性、附着性、干燥性等。溶剂的主要作用是分散或溶解合成树脂、各种助剂。水性上光油的溶剂主要是水。水的挥发性几乎为零，其流平性能非常好。但是，水作为水性上光油的溶剂也有不足之处，如干燥速度较慢、容易造成产品尺寸不稳定等工艺故障。这便需要添加各种助剂来改善水性上光剂的理化性能及加工特性。助剂的种类有包括固化剂、表面活性剂、控酸剂(碱性物质)、消泡剂、干燥剂、助粘剂、润湿分散剂和增塑剂等。并且，通常仅在安全性上对添加的助剂有限制和要求，对是否带有气味无详细禁限。接装纸油墨使用水性光油种类和规格众多，要求和添加助剂也多样化。同样名称的原料可能由于生产方法不同、生产工艺不同、主要成分不同、厂家分装存储不同等，造成杂质不同，存在不同程度的隐患。烟草行业多用国标yc263-2014和yc171-2014等来检测材料里voc含量是否符合标准。但该项检测更侧重于安全隐患的排查，对气味物质和感官隐患没有严格限定，从而无法消除辅材给卷烟产品抽吸感官品质带来负面作用的风险隐患。水性光油含有水，不能直接进样气相色谱；高分子树脂，粘度较大、沸点较高，还有一些难挥发杂质，也不宜直接进样色谱分析，会污染仪器部件，需要添加顶空设备协助检测分析。技术实现要素：本发明针对现有技术存在的缺陷提供一种针对卷烟接装纸油墨所使用的水性光油的挥发性成分进行检测的方法，该方法利用分子滤膜选择性分离小分子和大分子组分；小分子组分可直接进样gc-ms色谱仪和离子色谱仪检测，gc-ms通过外标法定量分析，不会引起仪器部件污染。本发明提供的技术方案为：所述一种卷烟接装纸水性光油挥发性成分检测方法，其特征在于具体步骤如下：(1)准确称量m1g水性光油样品，利用超滤膜对水性光油过滤，其操作压为0.5×105pa～10×105pa，选用膜的平均孔径为20～80埃；过滤后，用m2g的无水无醇或乙醚清洗滤膜，将过滤液和清洗液均收集起来；其中水性光油样品质量m1和溶剂质量m2满足以下关系：2m2<m1<10m2；(2)用气相色谱-质谱联用仪分析标准溶液，绘制被测组分的标准曲线，所述标准曲线的一个坐标为被测组分的标准物浓度，另一个坐标为被测组分的标准物对应峰的峰面积；(3)将步骤(1)中收集的滤液及清洗液混合均匀，取1ml注入色谱瓶，通过气相色谱-质谱联用仪分析获得待测样品中各种被测组分的数据，并通过步骤(2)中的标准曲线计算出待测样品中的各种被测组分的含量w2，该含量需乘以相应稀释倍数(m1+m2)/m1，得到原水性光油样品中各种被测组分含量w1，其各种被测组分含量计算公式如下：w1＝w2*(m1+m2)/m1(1)；所述气相色谱-质谱联用仪的色谱柱采用规格60m×0.32mm×1.8um色谱柱hp-voc毛细柱；进样口温度250℃；柱温箱升温程序：先在40℃的初温下保持2min，而后按2～4℃/min升温至80℃保持1～3min，4～6℃/min升温至180℃保持1～3min，6～10℃/min升温至220℃保持5～10min；载气：氦气，纯度99.999％；载气流量1～2ml/min，分流比2:1～5:1；分流气体进入质谱检测。本发明较优的技术方案：所述步骤(2)中被测组分为易挥发杂质组分，具体包括甲醇、丙酮、异丙醇、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、乙酸乙酯、苯、甲苯、苯乙烯、乙苯、二甲苯的一种或任意几种；溶剂色谱纯乙醚或乙醇。本发明较优的技术方案：所述步骤(2)中标准曲线溶液的有效检测范围如下：所述甲醇、丙酮、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、乙酸乙酯、苯乙烯、乙苯、二甲苯均为1～32mg/l；所述异丙醇、苯、甲苯为0.2～6.4mg/l。本发明较优的技术方案：所述步骤(2)中所述标准溶液的配制分为六级，首先分别称取60～120mg的甲醇、丙酮、乙酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、苯乙烯、乙苯、二甲苯，10～20mg的异丙醇、苯、甲苯，分别使用色谱纯乙醚或乙醇定容至25ml，得到储备液；再分别取各储备液1ml，用色谱纯乙醚或乙醇定容至100ml，得到第一级标准溶液；取各个一级标准溶液5ml，采用色谱纯乙醚或甲醇定容至10ml，成为二级标准溶液；按照以上2倍稀释的方式，分别制备三至六级标准溶液。本发明较优的技术方案：所述步骤(3)中气相色谱-质谱联用仪的质谱条件为传输线温度250℃；离子源温度230℃；溶剂延迟2～3min。本发明中的实验材料包括：标样甲醇、丙酮、异丙醇、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、乙酸乙酯、苯、甲苯、苯乙烯、乙苯、二甲苯，氨标准溶液；溶剂色谱纯乙醚或乙醇。本发利用超滤膜，选择性分离低分子量杂质组分(包括氨、甲醇、丙酮、异丙醇、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、乙酸乙酯、苯、甲苯、苯乙烯、乙苯、二甲苯，等等)、大分子组分(包括树脂合成副产物和大分子树脂等)；重点对感官品质有关联的挥发性杂质组分，使色谱分析成为可行方法，提升后续检测的精确度。对于直接使用顶空串联gc-ms仪和气相氢火焰离子化检测器(gc-fid)所测不出、测不准的目标物，本方法可以完成检测工作；可直接进样gc-ms色谱，通过外标法定量分析，不会引起仪器部件污染。本发明的有益效果：(1)通过超滤膜将水性光油样品的挥发性组分分离出来，排除了大分子物质干扰，可较检测出一些常规方法无法准确检测的组分，减小检测误差；(2)本发明中的方法排除了粘度较高分子量较大的物质干扰，可直接进样gc-ms定性分析，且对升温程序和色谱柱要求降低，检测过程快速方便；(3)运用外标法对特定组分进行gc-ms和离子色谱定量分析，可自由选择一种或多种待测组分，其含量结果准确、灵敏度高。本发明可以用于检测水性光油中的各种易挥发性物质，可提供水性光油样品中可能影响卷烟感官品质的挥发性化学成分的量化信息，具有较好的实用价值。附图说明图1至图4是四种水性光油样品的gc-ms色谱图；具体实施例为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述。本发明是加入少量挥发性溶剂，经过超滤膜分离挥发性组分和较高沸点组分；溶剂用量较小，起到对目标分析物分离富集的效果；外标法直接进样gc-ms或离子色谱仪检测挥发性成分含量。本发明中溶剂应满足可以直接进样gc-ms色谱仪或离子色谱仪的基本要求；溶剂为待测样品中不存在的低沸点物质；溶剂与被测组分相溶性较好，但极性差异不能太相近，以使溶剂色谱峰与被测组分色谱峰能完全分离；溶剂不能和待测组分发生化学反应。因此溶剂优选为乙醚或甲醇。本发明针对四种不同的卷烟纸水性光油挥发性成分进行检测，其具体操作如下：(1)样品前处理：准确称取四种不同的卷烟纸水性光油的样品，分别过超滤膜，操作压为5×105pa，选用膜的平均孔径为50埃，然后分别收集滤液，准确称取色谱纯乙醇为溶剂，用于洗脱滤膜上的挥发性组分，并将过滤液和清洗液均收集起来；其中水性光油样品质量m1和溶剂质量m2满足以下关系：2m2<m1<10m2；四种水性光油样品和色谱纯甲醇质量如表1所示：表1称取样品和溶剂质量及质量比试样1试样2试样3试样4水性光油m1(g)9.7839.99610.12515.082乙醇m2(g)1.6221.0351.0971.967m1/m26.0319.6589.2307.668(2)气相色谱-质谱联用仪(gc-ms)色谱分离条件：采用色谱柱hp-voc毛细柱(60m×0.32mm×1.8um)；进样口温度250℃；柱温箱升温程序：先在40℃的初温下保持2min，而后按4℃/min升温至180℃保持2min，10℃/min升温至220℃保持5min；载气：氦气，纯度99.999％；载气流量2ml/min，分流比2:1；分流气体进入质谱检测；(3)被测挥发性成分标液配置：分别称取标准物质甲醇0.082g、丙酮0.090g、乙酸0.086g、苯乙烯0.099g、乙苯0.093g、二甲苯0.085g、苯0.020g，甲苯0.018g，分别置于25ml容量瓶中，色谱纯乙醇定溶至25ml，作为储备液；取各挥发性组分的储备液1ml，分别置于100ml容量瓶中，色谱纯乙醇定容至100ml，得到第一级标准液；取各个一级标准液5ml，分别用色谱纯乙醇定容至10ml，成为二级标准液；在分别按照以上2倍稀释的方式，制备三至六级标准液；(4)绘制标准曲线：将步骤(3)中的每种标准物的六级标准液分别用步骤(2)中的气相色谱-质谱联用仪(gc-ms)进行分析，获得各被测组分相应标准曲线，线性拟合方程形式为y＝ax+b，所述标准曲线的一个坐标为被测组分的标准物浓度，另一个坐标为被测组分的标准物对应峰的积峰面积；通过各目标物的一至六级标液进样gc-ms，绘制标准曲线方程式列于表2：表2各被测组分gc-ms分析得到的标准曲线方程式目标物标准曲线相对偏差r甲醇y＝0.508x-0.9660.99996丙酮y＝0.732x-0.2210.99985乙酸y＝0.485x-0.6700.99986苯乙烯y＝1.181x-0.7970.99997乙苯y＝1.002x-0.4580.99996二甲苯y＝0.506x-0.0130.99988苯y＝0.854x-1.3620.99995甲苯y＝0.328x-0.0760.99993备注：x为目标物对应峰的峰面积；y为目标物浓度(mg/l)(5)将步骤(1)中收集的四种水性光油的滤液及清洗液分别混合均匀，各取1ml注入色谱瓶，通过气相色谱-质谱联用仪分析获得待测样品中甲醇、丙酮、乙酸、苯乙烯、乙苯、二甲苯、苯，甲苯的数据，四种水性光油样品的gc-ms色谱图如图1至图4所示，并通过步骤(4)中的标准曲线计算出待测样品中的各种被测组分的含量w2，然后按照以下公式计算出各种被测组分的含量w1：w1＝w2*(m1+m2)/m1；其计算结果如表3所示：表3各挥发性组分含量通过本发明提供的技术方法，将四个样品中包括甲醇、丙酮、苯乙烯、乙苯等多项挥发性成分含量检测出来，并根据这些物质含量为依据，对供货商产品的合格与否给出评判。例如，试样3号挥发性杂质最少，没有检测到氨，故被选为合格水性光油；而试样1和试样4，氨含量较高，挥发性杂质含量也较高，超出了内控标准限量，被判定为不合格。本发明为提升接装纸产品质量提供了重要的保障。当前第1页12