Методические рекомендации по спектрофотометрическому определению стирола и метилметакрилата в водных и солевых вытяжках

     ВВЕДЕНИЕ

Сополимеры стирола с метилметакрилатом выделяют в окружающую среду значительно меньше стирола, чем полистиролы общего назначения, ударопрочные и вспенивающиеся и имеют перспективу применения для длительного контакта с пищевыми продуктами. Однако, метилметакрилат, находясь в сополимерах в незаполимеризовавшемся виде, может так же, как и стирол, переходить из изделий в контактирующие с ними среды и оказывать неблагоприятное влияние на человека. Поэтому токсичность сополимеров стирола с метилметакрилатом может быть обусловлена и миграцией сомономера, что вызывает необходимость его определения при гигиенической оценке этого вида пластиков.

Допустимое количество миграции (ДКМ) стирола в модельные среды и пищевые продукты составляют 0,01 мг/л. Для его определения имеются достаточно чувствительные методы.

Применяемые для определения метилметакрилата методы бромирования и йодхлорметрирования, основанные на присоединении по месту кратной связи брома или йода, неспецифичны и малочувствительны. Предпринятая нами попытка применить полярографический метод для определения метилметакрилата показала, что он также обладает недостаточной чувствительностью, не позволяющей определить концентрации мономера в жидких средах на уровне его ДКМ (0,25 мг/л). Минимальная концентрация метилметакрилата, дающая заметную полуволну при прямом полярографировании сконцентрированной вытяжки на фоне йодистого тетраметиламмония, равна 2,0 мг/л. Кроме того, стирол и акрилонитрил восстанавливаются в том же интервале потенциалов, что и метилметакрилат (-1,6 ... -2,0 в), что делает невозможным определение этих веществ при совместном присутствии в вытяжках.

Нами разработан высокочувствительный метод определения стирола и метилметакрилата в вытяжках из сополимеров стирола для бинарных смесей "стирол + метилметакрилат".

Для повышения чувствительности определения было предпринято концентрирование вытяжки путем отгонки из нее летучей части.

Дистилляция позволила изолировать вещества от других более высококипящих добавок, используемых при синтезе сополимеров стирола, которые могут мешать определению мономеров в УФ-области (пластификаторы, стабилизаторы и т.п.).

Преимуществом данного метода перед другими является его экспрессность. Время определения концентраций двух мономеров вместе с операцией концентрирования вытяжки составляет 15-20 мин.

С помощью предлагаемого метода проводилось определение миграции мономеров из сополимеров стирола марок МС, МСП и др.

Метод включен в ГОСТ "Пластмассы. Методы гигиенических испытаний полимеризационных пластмасс".

   Принцип метода

Метод основан на дистилляции летучей части вытяжек, измерении оптической плотности полученного дистиллята на спектрофотометре при 203 и 247 нм и расчете концентраций мономеров в бинарных смесях по методу Фирордта. Пригоден для определения мономеров в водных и солевых вытяжках.

Чувствительность метода: 0,005 мг/л по стиролу и 0,01 мг/л по метилметакрилату.

Относительная ошибка определения не превышает 20%.

Пластификаторы, стабилизаторы и этилбензол до 5 мг/л не мешают определению.

     Реактивы и растворы

     Приборы и посуда

     Ход определения и расчета

В круглодонную колбу емкостью 500 мл вносят 200 мл вытяжки (водной или солевой) из сополимеров с метилметакрилатом.

Соединяют колбу с помощью съемной насадки Вюрца с прямым холодильником и отгоняют 24 мл дистиллята на песочной бане. Дистиллят поглощают в мерный цилиндр емкостью 25 мл, содержащий 1 мл дистиллированной воды, применяя для более полного поглощения алонж специальной конструкции с вытянутым капиллярным концом диаметром 3-4 мм, подходящим до дна цилиндра.

Затем измеряют оптическую плотность дистиллята на спектрофотометре СФ-16 в цилиндрических кюветах длиной 50 мм при 203 и 247 нм ( и ). В качестве контроля используют дистиллят, отогнанный из 300 мл дистиллированной воды или 5%-ного раствора хлористого натрия, выдержанных в тех же температурно-временных условиях, что и вытяжки из ГС и МСП - пластиков.

Согласно методу Фирордта, концентрации компонентов в бинарной смеси определяются уравнениями:

                                          (1)

     
,                                                      (2)

где и - концентрации метилметакрилата и стирола, мг/л;

и - оптические плотности их смесей при длинах волн 203 и 247 нм;

- коэффициент экстинкции метилметакрилата при длине волны 203 нм, л/мг·см;

и - коэффициенты экстинкции стирола при длинах волн 203 и 247 нм, л/мг·см;

- длина кюветы, см.

Для решения системы двух уравнений необходимо определить коэффициенты экстинкции стирола и метилметакрилата в дистиллятах их растворов, отогнанных аналогично вытяжке.

Для этого в круглодонную колбу емкостью 500 мл вносят 200 мл дистиллированной воды или 5% раствора хлористого натрия и стандартный раствор стирола концентрацией 0,1 и 0,01 мл/мл в количествах, соответствующих 0,005; 0,010; 0,050; 0,100 и 0,200 мг/л, или стандартный раствор метилметакрилата концентрацией 0,10* и 0,10* мг/мл в количествах, соответствующих 0,010; 0,030; 0,050; 0,100 и 0,200 мг/л. Затем отгоняют 24 мл дистиллята так же, как при анализе вытяжек.

_______________

     * Текст документа соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.    

Оптическую плотность дистиллятов растворов стирола измеряют в УФ-области спектра при длинах волн 203 и 247 нм, а метилметакрилата - при 203 нм на фоне дистиллятов отогнанных из 200 мл дистиллированной воды, или 5% раствора поваренной соли, не содержащих стирола и метилметакрилата.

Значения коэффициентов экстинкции находят по формуле:

                                                       (3)

Коэффициент экстинкции стирола при 203 нм и длине кюветы 5 см равен 0,93; при 247 нм - 0,57 л/мг·см. Коэффициент экстинкции метилметакрилата при 203 нм равен 0,50 л/мг·см.

После подстановки значений коэффициентов экстинкции в уравнения (1) и (2) и соответствующих преобразований уравнения приобретают вид:

                                            (4)

     
                                                       (5)

Расчет концентраций метилметакрилата и стирола в дистиллятах проводят по уравнениям (4) и (5).