原创大赛：聚乳酸改性材料中聚乳酸含量的测定方法

摘要：随着绿色可持续发展观念的逐渐加强，可生物降解材料越来越受到重视。聚乳酸作为最典型的可生物降解塑料，应用更为广泛。本文采用青岛盛瀚色谱技术有限公司的CIC-D160离子色谱仪，绘制乳酸标准曲线，研究了适合测试聚乳酸含量的方法，最终给出了可生物降解材料中聚乳酸含量的测定方法。

关键字：聚乳酸；离子色谱；含量测定

1 前言

合成树脂多由煤、石油等珍稀的不可再生资源为原料制备而成，不仅消耗大量能源，且容易导致“白色污染”现象。随着环保意识的增强，塑料造成的环境污染问题愈发被重视，同时也给可生物降解新材料行业带来广阔的机遇^[1]。

吉林省在2015年新年伊始正式实施“限塑令”，鼓励企业生产聚乳酸等生物基材料及下游制品。采用红外光谱的定量分析方法，结果不准确。而通过离子色谱仪测定聚乳酸含量能够准确测定，可确保生产出绿色、安全的可生物降解聚乳酸制品，具有重要的意义。

2 实验部分

2.1仪器、样品和试剂

离子色谱仪：CIC-D160，青岛盛瀚色谱技术有限公司，配备恒温电导检测器、自再生抑制器、抑制器、串联泵、自动进样器。

可生物降解材料：餐盒、购物袋，厂家送样；

聚乳酸纯样：PLA 4032D，美国Nature Works；

乳酸标样：乳酸含量99.9%，美国Supelco。 

2.2 离子色谱条件

色谱柱为Shodex IC SI-52 4E离子色谱柱，柱温和池温45℃，淋洗液为2.5mM NaOH，流速0.7 mL/min，进样体积50μL。

2.3 标准溶液

取乳酸标准品100mg于100 mL 容量瓶中，用超纯水溶解，稀释至刻度，得浓度为1mg/ml 的乳酸标准贮备液；分别准确移取乳酸标准贮备液0.50、1.00、2.00、5.00、10.00 μL于100mL容量瓶中，用水稀释定容，得到质量浓度分别为5、10、20、50、100 mg/L标准工作溶液。按同样方法，配置甲酸和乙酸的标准工作溶液。

2.4 样品的制备

取聚乳酸纯品0.5g，置于烧杯中并加入20ml氯仿，搅拌至溶解。然后加入20ml氢氧化钠溶液（50g/L），80℃水浴加热使氯仿全部挥发，再加入30ml氢氧化钠溶液（50g/L），盖上表面皿，100℃水浴条件下水解4h。用滤纸过滤，滤液用水转移到100ml容量瓶中，用水定容。用水稀释100倍后，0.45μm 微孔滤膜过滤，试液注入离子色谱仪测定。

待测样按照上述条件和步骤同步进行测定^[2-4]。

3 结果分析

3.1 定量分析

3.2.1色谱条件优化

分离型色谱柱推荐的淋洗液为3.6mM的碳酸钠，流量为0.8mL/min，但是在该条件下乳酸阴离子与甲酸、乙酸无法得到有效的分离。通过实验得出氢氧化钠淋洗液对乳酸阴离子的分离效果明显，调节淋洗液的浓度得到最佳淋洗液浓度为2.5mM，最佳流量为0.7mL/min。

3.2.2 标准曲线

采用离子色谱仪对浓度5.0、10.0、20.0、50.0、100.0mg/L的乳酸标准工作溶液进行测定，在经过优化的试验条件下，以标准工作溶液的质量浓度（X）为横坐标，峰面积（Y）为纵坐标，绘制标准工作曲线，如图3所示。线性回归方程为：Y=1.602e+005+1.609e+005X，相关系数：r =0.99988。

               图1 标准工作曲线的测定

3.2.3 样品的测定

取试样水解液5ml，经C18预处理柱处理后装入样品瓶，置入自动进样器中，按预设参数进行测试，测试结果如图4所示。                    图2 待测样品离子色谱测试结果

3.2 含量计算

聚乳酸测定结果按下列公式（1）计算^[4]：

 （1）式中： X ——试样中聚乳酸的含量，单位为克每百克（g/100g）；

c ——试样溶液中乳酸的浓度，单位为毫克每升（mg/L）；

V ——试液最终定容体积，单位为毫升（mL）；

m ——最终样液代表的试样质量，单位为克（g）；

ƒ ——聚乳酸标准物质中聚乳酸含量与其水解液中乳酸含量比值。

测试结果与厂家提供数值的比较：

表1企业提供聚乳酸含量与实测聚乳酸含量的比较

4 结论

采用青岛盛瀚色谱技术有限公司的CIC-D160离子色谱仪，测试乳酸标准工作曲线，再通过外标法得到待测物的含量，最终通过公式计算得出聚乳酸改性材料中聚乳酸的含量，其结果在误差允许范围之内。

参考文献

[1]  Yujiang Fan, Haruo Nishida, Yoshihito Shirai. Thermal stability of poly (l-lactide): influence of end protection by acetyl group [J]. Polymer Degradation and Stability,2004,84:143~149

[2] 任春华,郑跃君,周玮琪等.聚乳酸酯(PLA)纤维溶解性能及定量分析方法的研究[J]. 检验检疫科学,2006,6(3):27~29

[3] 庄昌青,岳红,谢丽萍.离子色谱法测定聚乳酸（PLA）降解产物中3种有机酸阴离子[J]. 中国无机分析化学,2012.9,2(3):58~59

[4]  DB22/T 2105-2014,聚乳酸制品中聚乳酸含量测定 离子色谱法[S].

*作者简介：吕枭枭，男，目前就职于吉林省塑料研究院

地址：长春市南关区汇文路2号，联系方式：lv_xiaoxiao@yeah.net

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