发热体中异味物质的检测方法

技术领域

本申请涉及分析化学领域，尤其涉及一种发热体中异味物质的检测方法。

背景技术

目前，为了获取电子雾化装置，例如电子烟的最佳口感，最大程度展示电子雾化液的特征，通常会对发热体材料/结构，雾化器电控参数、气道分布等进行调整。对于雾化芯的测试通常限于物理测试层面，例如温度场分布、发热体孔径、孔隙率、显微观测工作状态等，很少有从杂气/异味角度对雾化芯进行检测的方法。

然而，大多数挥发性有机物(Volatile organic compounds，VOCs)通常具有较低的嗅觉阈值(Odor threshold)，容易被人所感知到，其中部分让人产生不愉悦嗅感、厌恶感的物质，被称为异味物质/臭味物质，电子烟感官评价中通常表征为“杂气/异味”。

例如，陶瓷发热体通常包括多孔陶瓷基体和金属发热膜两部分，其中制备多孔陶瓷基体的原料通常包括陶瓷胚体原料(例如硅藻土、刚玉、莫来石、瓷粉、α-氧化铝等)、造孔剂(例如碳氢化合物、石蜡、纤维素等)、粘合剂(例如氧化硼、磷酸二氢铝、甲基纤维素、聚乙烯醇、聚苯乙烯等)、助烧剂(例如二氧化硅、石英等)；金属发热膜原料含混合金属粉末(例如银粉、钯分、钌粉等)、液体粘合剂(例如乙基纤维素、卵磷脂、松油醇等)。上述提及的原料可能含有微量的挥发性有机化合物杂质；此外，陶瓷烧结工艺中，造孔剂燃烧后会以二氧化碳和水蒸气形式挥发，也可能因不完全燃烧残留微量VOCs；或者部分原材料本身是VOC，例如松油醇。陶瓷发热体为多孔结构，VOCs若残留在陶瓷微孔中，难以完全去除。

例如，棉芯发热体主要是棉纤维外缠绕发热丝的形式，棉纤维的主要组成物质是纤维素，化学结构式为(C

当发热体工作，雾化液浸润陶瓷/棉芯，会填满陶瓷/棉芯的孔隙和网格，届时，残留或吸附在发热体中的VOCs会因相似相溶属性，溶解于雾化液中，伴随烟油雾化而挥发分布于电子烟气溶胶中，随着烟气一起被电子烟使用者感知，从而产生不愉快的使用体验。

因此，需要建立从杂气/异味角度对电子雾化器的雾化芯进行检验评价的方法。

发明内容

有鉴于此，本申请的主要目的在于提供一种发热体中异味物质的检测方法，以建立从杂气和/或异味角度对电子雾化器的雾化芯进行检验的方法。

为此，本申请提供一种发热体中异味物质的检测方法，包括以下步骤：

(1)采用萃取材料对检测样品进行固相微萃取处理；以及

(2)对所述萃取材料中获得的萃取物进行色谱和质谱分析。

在一些实施方式中，所述步骤(1)中萃取温度为40～100℃；萃取时间为5～50min；平衡温度为40～100℃；平衡时间为1～30min。

在一些实施方式中，所述萃取材料内部具有吸附涂层，所述吸附涂层选自聚二甲基硅氧烷、聚丙烯酸酯、聚乙二醇、聚二甲基硅氧烷/二乙烯基苯复合涂层、碳分子筛/聚二甲基硅氧烷复合涂层、以及二乙烯基苯/碳分子筛/聚二甲基硅氧烷复合涂层中的一种。

在一些实施方式中，在进行色谱分析之前，该方法还包括解吸所述萃取材料中的萃取物，解吸时间为0.5～5min，解析温度为230～320℃。

在一些实施方式中，所述步骤(2)中所述色谱和质谱分析采用色质联用仪进行，所述步骤(2)进一步包括：在进行所述色谱和质谱分析之前，将所述萃取材料接入所述色质联用仪并进行所述解吸。

在一些实施方式中，所述色谱分析采用的毛细管色谱柱的柱长为15～100m，内径0.18～0.32mm，膜厚0.1～1.5μm。

在一些实施方式中，所述色谱分析的色谱条件包括：固定相选自二甲基聚硅氧烷、苯基甲基聚硅氧烷、苯基氰丙基甲基聚硅氧烷、苯基甲基二甲基聚硅氧烷、3-氰丙基聚硅氧烷、聚乙二醇、氰丙基苯基二甲基聚硅氧烷和氰丙基苯基甲基聚硅氧烷中的一种；流动相为氦气或氢气；流动相流速为0.8～2.0mL/min。

在一些实施方式中，所述步骤(2)中质谱分析的质谱条件包括：EI离子源电离能量为40～80eV；离子源温度：220～320℃；质谱扫描范围为10～650m/z。

本申请提供一种发热体中异味物质的检测方法，该方法检测灵敏度高。通过该检测方法对电子雾化器的雾化芯进行检测，表征不同发热体材质产生异味的化学本质，以指导发热体材质的选择和加工工艺优化，进而减少发热体材质产生异味/杂气，给使用者带来更好的口感体验。

附图说明

图1为本申请的实施例中各个检测样品与实验空白的检测结果对比图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施方式及附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本申请的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。

在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。

需要说明的是，在本申请实施例中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的方法或者装置不仅包括所明确记载的要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为实施方法或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的方法或者装置中还存在另外的相关要素。

电子雾化装置，例如电子烟中异味物质是一类分子量低、高挥发性、极低浓度、同时拥有极低嗅觉阈值的化合物。电子烟通常通过人对其品吸，通过感官评价方法来判断其中是否存在异味，同时可以比较电子雾化器间异味强度的高低、描述异味的类型和感官表征。然而，感官评价的方法无法对异味背后的物质进行解构，无法从根本上判断异味的来源，从而提出降低异味的方法方案。

为此，本申请提供一种发热体中异味物质的检测方法，包括以下步骤：

在本申请提供的检测方法中，采用萃取材料对检测样品进行固相微萃取处理。固相微萃取处理采用固相微萃取(Solid-phase microextraction,SPME)技术，包含但不限于：纤维针式固相微萃取(Fiber SPME)；箭型固相微萃取(SPMEArrow)；管内固相微萃取(InTube SPME)；搅拌棒吸附萃取技术(Stir bar sorptiveextraction,SBSE)；薄膜固相微萃取(Thin-film SPME,TF-SPME)；动态固相微萃取(Solid-phase dynamic extraction,SPDE)；动态针捕集(Needle Trap,NT)等。

在一个实施方式中，固相微萃取处理可具体包括以下步骤：(i)将检测样品置于顶空瓶中；(ii)采用具有吸附涂层的萃取材料浸入顶空气体中进行萃取；以及(iii)将上述步骤(ii)结束后的萃取材料接入气质联用仪。在一个实施方式中，所述吸附涂层选自聚二甲基硅氧烷、聚丙烯酸酯、聚乙二醇、聚二甲基硅氧烷/二乙烯基苯复合涂层、碳分子筛/聚二甲基硅氧烷复合涂层、二乙烯基苯/碳分子筛/聚二甲基硅氧烷复合涂层中的一种。

在一个实施方式中，步骤(ii)的萃取条件包括萃取温度为40～100℃；萃取时间为5～50min；平衡温度为40～100℃；平衡时间为1～30min。SPME萃取需达成发热体与顶空气体、顶空气体与萃取材料之间的三相平衡，可通过萃取时间、平衡温度、平衡时间的优化来达成萃取平衡。由于发热体中可能含有的挥发性有机物的沸点通常在100-200℃，固相微萃取的温度不宜设置过高。萃取温度设置在40～100℃之间有利于挥发性有机物的扩散，快速达到平衡，当萃取温度高于100℃时，容易导致萃取材料对挥发性有机物的吸附量减少，从而降低灵敏度。在本申请的实施方式中，萃取温度可以为40～100℃，例如可以为40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃或它们中任意两个之间的范围；萃取时间为5～50min，例如可以为5min、10min、15min、20min、25min、30min、35min、40min、45min、50min或它们中任意两个之间的范围；平衡温度可以为40～100℃；例如可以为40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃或它们中任意两个之间的范围；平衡时间可以为1～30min，例如可以为5min、10min、15min、20min、25min、30min或它们中任意两个之间的范围。

上述固相微萃取处理之后的萃取材料可以接入色质联用仪，进行色谱和质谱分析。在进行色谱和质谱分析之前，将上述萃取材料插入色谱检测仪的进样室，在进样室中进行解吸，例如解吸时间为0.5～5min，例如可以为0.5min、1min、2min、3min、4min、5min或它们中任意两个之间的范围；例如解吸温度为230～320℃，例如可以为230℃、240℃、250℃、260℃、270℃、280℃、290℃、300℃、310℃、320℃或它们中任意两个之间的范围。

在本申请的检测方法中，上述固相微萃取处理之后，通过色质联用仪对萃取得到的萃取物进行色谱和质谱分析。其中，色谱分析采用毛细管色谱柱，其柱长为15～100m，内径0.18～0.32mm；膜厚0.1～1.5μm。色谱分析的色谱条件包括：固定相选自二甲基聚硅氧烷、苯基甲基聚硅氧烷、苯基氰丙基甲基聚硅氧烷、苯基甲基二甲基聚硅氧烷、3-氰丙基聚硅氧烷、聚乙二醇、氰丙基苯基二甲基聚硅氧烷、氰丙基苯基甲基聚硅氧烷中的一种；流动相为氦气或氢气；流动相流速为0.8～2.0ml/min。质谱分析的质谱条件包括：EI离子源电离能量为40～80eV；离子源温度：220～320℃；质谱扫描范围为10～650m/z。

在一些实施方式中，色谱分析采用色质联用仪配备的毛细管色谱柱。在一个实施方式中，色谱柱的柱长为15～100m，内径为0.18～0.32mm；膜厚为0.1～1.5μm。例如色谱柱的柱长可以为15m、30、50m、60、100m或它们中任意两个之间的范围。例如色谱柱的内径可以为0.15mm、0.18mm、0.25mm、0.32mm。

在一些实施方式中，色谱分析的色谱条件包括：

固定相选自二甲基聚硅氧烷、苯基甲基聚硅氧烷、苯基氰丙基甲基聚硅氧烷、苯基甲基二甲基聚硅氧烷、3-氰丙基聚硅氧烷、聚乙二醇、氰丙基苯基二甲基聚硅氧烷、氰丙基苯基甲基聚硅氧烷中的一种。

流动相为氦气或氢气；流动相流速为0.8～2.0mL/min；例如，流动相流速为0.8mL/min、1.0mL/min、1.2mL/min、1.4mL/min、1.6mL/min、1.8mL/min。

在一些实施方式中，质谱分析的质谱条件包括：EI离子源电离能量为40～80eV；质谱扫描范围为10～650m/z；离子源温度：220～320℃。例如EI离子源电离能量可以为40eV、50eV、60eV、70eV、80eV或它们中任意两个之间的范围。例如离子源温度可以为220℃、230℃、240℃、250℃、260℃、270℃、280℃、290℃、300℃、310℃、320℃或它们中任意两个之间的范围。

本申请提供一种发热体中异味物质的检测方法，该检测方法能够有效检测出发热体中杂质的数量，可用于根据检测结果检测发热体的质量，筛选优质发热体，以提供后续产品的使用体验感。此外，本申请提供的检测方法还可以鉴别发热体中杂质的物质种类，进而可以指导优化发热体加工工艺，以减少发热体产生的异味物质，提供更加优质的发热体。

实施例

检测样品：

致密玻璃发热体：本公司生产的产品；

陶瓷发热体：本公司生产的产品；

棉芯发热体1：本公司生产的产品；

棉芯发热体2：本公司生产的产品；

实施例1样品固相微萃取处理

采用固相微萃取技术，分别对上述检测样品进行处理，其中，萃取材料上的吸附涂层为聚丙烯酸酯。萃取条件包括萃取温度为67℃；萃取时间为30min；平衡温度为60℃；平衡时间为12min。

将上述萃取之后的萃取材料插入气相色谱仪的进样室进行解吸，解吸时间为5min，解吸温度为285℃。

实施例2色谱-质谱分析

将上述实施例1处理之后获得的萃取材料和未萃取的萃取材料(实验空白)分别进行色谱和质谱分析。色谱条件包括：

色谱柱：色质联用仪配备的毛细管色谱柱，其中柱长为55m，内径0.26mm；膜厚0.5μm；

固定相：苯基甲基二甲基聚硅氧烷；

流动相：氦气；流动相流速：1.5ml/min；

质谱条件：

EI离子源电离能量为65eV；

离子源温度为230℃；

质谱扫描范围为300m/z。

实施例3检测结果

通过色谱质谱工作站对实施例2的检测结果进行分析。得到如图1所示的各个样品的总离子流色谱图(TIC)。将检测样品的总离子流色谱图扣除实验方法空白，对清晰可见的色谱峰进行分析，若单个色谱峰的信噪比S/N＞10，则该色谱峰判定为杂质峰。如图1所示，致密玻璃发热体杂质峰最少，色谱图接近于空白样品；多孔陶瓷发热体存在少量VOCs杂质峰，棉芯发热体1和2相较于致密玻璃发热体和多孔陶瓷发热体，存在较多VOCs杂质峰，，即棉芯发热体杂气/异味强于陶瓷发热体，致密玻璃发热体几乎没有杂气/异味。

对上述判定为杂质峰的色谱峰进行峰提取和化合物匹配鉴定，质谱峰提取参数：S/N>3；并将提取出的质谱图与质谱图中的标准质谱图进行比对，SI>700，RSI>700，保留指数为△RI<30。经鉴定发现，棉芯发热体中的VOCs杂质主要可以分为两类化合物：1)吸附的环境空气中的香精化合物，例如：乙酸、乙酸乙酯、丙酸乙酯、2-甲基丙酸、叶醇、乙酸异戊酯、苯甲醛、2-乙基乙酸、辛醛、甜瓜醛、WS-23、氨茴酸甲酯等；

2)棉材本身自带的芳香族VOCs，例如：甲苯、乙苯、1，3-二甲苯、苯乙烯、1-乙基-2-甲基苯、1，2，3，5-四甲基苯等。

以上所述仅为本申请的优选实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是在本申请的发明构思下，利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本申请的专利保护范围内。