背景介绍

6PPD，化学名称：N-(1,3-二甲基丁基)-N'-苯基对苯二胺，是一种全球范围内应用最广泛、性能最卓越的橡胶抗降解剂。它主要作为抗氧化剂和抗臭氧剂，被添加于各类橡胶制品中，尤其是汽车轮胎，被誉为轮胎的“隐形卫士”。因橡胶（尤其是天然橡胶）在氧气、臭氧、热、光和机械应力的作用下极易发生老化、开裂，导致性能下降和寿命缩短，而6PPD的加入，会优先与氧反应，阻止或延缓氧对橡胶分子链的攻击。同时能快速与侵蚀橡胶表面的臭氧发生反应，生成一层保护膜，防止臭氧引发致命的龟裂，这对于承受动态屈挠的轮胎侧壁至关重要。

图 轮胎示意图

近年来，6PPD因其转化产物6PPD-醌，而成为全球环境科学与毒理学的研究热点。多项研究证实，6PPD-醌是导致北美地区城市径流中银鲑鱼急性死亡的主要原因。它具有极强的水生毒性，极低浓度（ng/L）即可对某些鲑鱼物种造成致命影响。当汽车轮胎磨损时，微小颗粒从轮胎释放到环境中，含有6PPD-醌和许多其它化学物质。当遇到降雨时，这些颗粒被冲进河流和其他水体，从而以微塑料的形式在环境中积累；而人类主要通过吸入含轮胎磨损颗粒的空气、接触灰尘以及饮用水等途径进入人体，从而对人体产生一定危害，存在潜在健康风险，亟需监测与管控。

图 6PPD化学式

轮胎中6PPD等添加剂分析难点

1. 基质干扰显著：轮胎橡胶成分复杂，大量填料、炭黑及高分子基质易掩盖微量添加剂（如6PPD）；

2. 热稳定性与转化复杂：6PPD等添加剂在高温分析中易热解或转化，增加准确定性与定量难度；

3. 检测选择性与灵敏度不足：传统分析方法对含氮、含硫类添加剂选择性有限，需高灵敏检测方法；

4. 前处理流程繁琐：添加剂提取与净化步骤复杂，回收率不稳定，且易引入人为误差或导致目标物损失。

岛津解决方案 特色Polymer Additives Library Ver2.0

为提升轮胎的机械强度、耐磨性、抗撕裂性和耐用性等性能，一个现代化轮胎的配方中，需要添加补强剂、硫化剂、防老剂、增塑剂等添加剂，不同添加剂种类可多达50种以上。为了实现复杂聚合物体系中添加剂的高效识别，岛津推出专业级 Polymer Additives Library，可用于复杂聚合物体系中添加剂的精准识别和溯源，具有如下特点：

特色1：新增如橡胶使用的硫化促进剂化合物，总计共包含590种聚合物添加剂及其热分解产物；

特色2：支持保留指数高精度检索，包含添加剂分类信息，支持物质类别鉴定，包含分解产物数据；

特色3：适用各类GCMS系统，支持液体、顶空、热裂解进样等多种前处理方式。

案例展示

一 结合特色Polymer Additives Library进行添加剂精准溯源

取某橡胶轮胎碎片作为样品进行Py-GCMS分析，得到的总离子流图，结合使用NIST-23谱库与岛津特色Polymer Additives Library进行谱库检索。在保留时间约10.43 min处色谱峰进行检索，根据岛津聚合物添加剂谱库的匹配数据，该色谱峰被鉴定为6PPD。同时还可以在检索结果中发现，该化合物属于抗降解剂，以及在不同色谱条件下的保留指数，对检索结果判断的准确性有显著提升。

图 轮胎橡胶碎片TIC色谱图

图 结合聚合物添加剂数据库进行定性分析

二 Py-GCMS定量分析轮胎橡胶中6PPD

采用与样品同类的丁苯橡胶（SBR）溶液作为校准基体，在样品小杯中加入1 μL 6PPD标准溶液和20 μL树脂溶液，制成6PPD含量的标准物质。然后在室温下干燥；实验选取轮胎橡胶碎片作为分析样本，用刀具切取约0.5 mg橡胶样本，置于样品小杯中，并加入玻璃棉以防止样品散落，通过Py-GCMS完成分析。

图 Py-GCMS分析过程

图 6PPD标准品的制作过程

三 方法学考察

采用外标法建立了校准曲线，标准曲线范围分别为0、50、250、500和1000 ng，校准曲线线性良好，R²超过0.999。为考察方法重复性，50 ng的6PPD校准标准品连续分析七次，其相对标准偏差（%RSD）小于5.0%。定量限（LOQ）与检出限（LOD）按下文所示方法计算。该方法重复性良好，相对标准偏差低于5.0%，同时具备足够的检测灵敏度，检出限为3.0 ng。

图 6PPD的标准曲线

表 精密度、检出限、定量限考察结果

表 实际轮胎样品中6PPD的检测结果

结语

本研究成功利用裂解气相色谱-质谱联用技术（Py-GCMS），结合岛津最新聚合物添加剂数据库，实现了对轮胎橡胶中关键添加剂 6PPD 的定性与定量分析，实现了复杂基质中微量添加剂的“无处遁形”。该方法可广泛应用于：轮胎产品质量控制、环境污染物溯源研究、微塑料及新兴污染物监测、法规合规性评估（如 REACH、EPA 关注物质清单）等方向；未来，随着数据库持续扩充，将在高分子材料成分解析与环境安全评估领域发挥更大价值。

本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。