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Contribución al control de calidad de resinas epoxídicas destinadas a entrar en contacto con productos alimenticios

Simal Gándara, Jesús

Abstract

Una resina epoxídica está básicamente constituida de la propia resina y de un endurecedor. No existen fabricantes nacionales de resina y su suministro está controlado por las grandes compañías multinacionales: la Shell, la Ciba, Dow Chemical ... Las resinas epoxi generalmente necesitan para su completo endurecimiento, además del correspondiente reactividad y la generación de sistemas de alta viscosidad. Es por ello que se piensa que una resina epoxídica alifática hidroxilada cumpliría perfectamente con el tándem REACTIVIDAD-COMPATIBILIDAD ECOLOGICA. y podría ser de utilidad en la fabricación de revestimientos interiores de tanques destinados a contener alimentos y bebidas para consumo humano (bebidas alcohólicas, aceite ...).

Full text

L., • ....- .. .., ..,. - ------ ------ --- UNIVERSIDAD DE SANTIAGO FACULTAD DE FARMACIA DEPARTAMENTO DE QUIMICA ANALITICA, NUTRICION Y BROMATOLOGIA AREA DE NUTRICION Y BROMATOLOGIA CONTRIBUCION AL CONTROL DE CALIDAD DE RESINAS EPOXIDICAS DESTINADAS A ENTRAR EN CONTACTO CON PRODUCTOS ALIMENTICIOS JESUS SIMAL GANDARA 1991 UNIVERSIDAD DE SANTIAGO FACULTAD DE FARMACIA Depa amen o de Química Analí ica, Nu ición y B oma ología A ea de Nu ición y B oma ología CONTRIBUCION AL CONTROL DE CALIDAD DE RESINAS EPOXIDICAS DESTINADAS A ENTRAR EN CONTACTO CON PRODUCTOS ALIMENTICIOS JESUS SIMAL GANDARA 1991 RAFAEL CELA TORRIJOS, DIRECTOR DEL DEPARTAMENTO DE QUIMICA ANALITICA, NUTRICION Y BROMATOLOGIA DE LA UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE COMPOSTELA AUTORIZA a D. Jesús Simal Gánda a i u lado "CONTRIBUCION EPOXIDICAS DESTINADAS A AL CONTROL ENTRAR EN a p esen a el abajo DE CALIDAD DE CONTACTO CON RESINAS PRODUCTOS ALIMENTICIOS", eal izado bajo la di ección del D . D. Jesús Simal Lozano y del D . D. Pe ec o Miguel Pasei o Losada, en los labo a o ios de B oma ología de la Facul ad de Fa macia de la Uni e sidad de San iago de Compos ela . . ·~ Fdo. P o . D . D. Ra ael Cela To ijas San iago de Compos ela, Junio-Mil no ecien os no en a y uno -------- JESU~ SIMAL LOZANO. CATEDRATICO DE BROMATOLOGIA, TOXICOLOGIA Y ANALISIS QUIMICO APLICADO, Y PERFECTO MIGUEL PASEIRO LOSADA, PROFESOR TITULAR DE LAS MISMAS DISCIPLINAS CERTIFICAN que la esis i ulada "CONTRIBUCION AL CONTROL DE CALIDAD DE RESINAS EPOXIDICAS DESTINADAS A ENTRAR EN CONTACTO CON PRODUCTOS ALIMENTICIOS", p esen ada po el G aduado en Fa macia D. Jesús Simal Gánda a, pa a op a al G ado de Doc o , ha sido ealizada bajo su di ección en los labo a o ios de B oma ología de la Uni e sidad de San iago de Compos ela. Y pa a que cons e, se expide la p esen e en San iago de Compos ela, Junio de mil no ecien os no en a y uno. Fdo. P o . D . Simal Lozano Fdo. P o . D . Pasei o Losada UNIVERSIDAD DE SANTIAGO FACULTAD DE FARMACIA Depa amen o de Química Analí ica, Nu ición y B oma ología A ea de Nu ición y B oma ología CONTRIBUCION AL CONTROL DE CALIDAD DE RESINAS EPOXIDICAS DESTINADAS A ENTRAR EN CONTACTO CON PRODUCTOS ALIMENTICIOS Memo ia p esen ada po Jesús Simal Gánda a en la Uni e sidad de San iago de Compos ela pa a op a al G ado de Doc o . San iago de Compos ela, Junio-Mil no ecien os no en a y uno Deseo exp esa mi más since o ag adecimien o a los di ec o es de es e abajo: mi u o , el p o eso D . D. Pe ec o Miguel Pasei o Losada, y mi pad e, el p o eso D . D. Jesús Simal Lozano. Hago ex ensi o mi ag adecimien o al p on o D . D. Senén Paz Abuín, di ec o del Depa amen o de In es igación de la emp esa GAIRESA, po la inanciación del p oyec o "ESTUDIOS DE MIGRACION DE RECUBRIMIENTOS EPOXIDICOS DESTINADOS A ENTRAR EN CONTACTO CON PRODUCTOS DE CONSUMO ALIMENTARIO" que pe mi ió la elabo ación de la p esen e memo ia; pe o, sob e odo, po su es echa colabo ación con noso os, que de i ó an o en mi o mación cien í ica como en nues a mu ua amis ad. Puedo llega a conside a lo co-di ec o de mi esis. No me ol ido ampoco de su esposa Dña. Me cedes Pazos Pellín, de la misma emp esa, a la que ag adezco odas las colabo aciones p es adas. A la p o eso a D a. Pu i icación López Mahía, de la Uni e sidad de La Co uña y pa e ac i a de es e mismo p oyec o, le ag adezco eno memen e que haya compa ido conmigo las a igas y aleg ías que acompañan a oda in es igación desde el p ime o al úl imo momen o. Al es o de p o eso es y compañe os del Depa amen o, así como a las p o eso es de la Facul ad de Fa macia, les ag adezco su colabo ación en mi o mación. Deseo ag adece al CSIC la concesión de una beca bianual de con ibuido "In oducción a despe a a en la In es igación" mí el in e és que po ha la in es igación. Y, como no, al Minis e io de Educación y Ciencia, po la concesión de la beca de FPI del p og ama gene al du an e el pe iodo 1990-1991, que ue ampliada en el 90 con una de es ancias co as en el ex anje o (conc e amen e en la Uni e sidad de Pa ís XI (Uni e sidad de Pa ís Su ), donde abajé con M . Mahuzie y M . Becue) y que se á ampliada en es e año con o a en la Uni e sidad de Delawa e, donde abaja é con M . B ill. INDICE Páginas ABREVIATURAS INDICE DE TABLAS INDICE DE FIGURAS INTRODUCCION. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 l.- PROLOGO.............................................. 3 2.- QUIMICA Y FABRICACION DE LAS RESINAS EPOXI ........... 5 2.1.- Ma e ias p imas ............................... 5 2.1.1.- Sín esis de la ECH ..................... 6 2.1.2.- Sín esis del DPP o BPA ................. 7 2.2.- P ocesos de ab icación ....................... 7 2.2.1.- P oceso en una e apa ................... 8 2.2.2.- P oceso en dos e apas .................. 9 2.3.- Es udio de la es uc u a de una molécula ...... 10 2.3.1.- P opiedades ísicas y químicas de las esinas epoxi ............................. 12 2.4.- Re iculación .................................. 13 2.4.1.- Reacciones de cu ado de esinas epoxi .. 13 2.4.2.- Agen es e iculan es ................... 14 3.- SITUACION DE LOS MATERIALES DESTINADOS AL ENVASADO DE ALIMENTOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 3.1.- Pe spec i a de la p oblemá ica en o no a es os ma e iales ..................................... 18 3.2.- Lis as posi i as .............................. 20 3.2.1.- P incipio de la lis a posi i a ......... 20 3.2.2.- Es ablecimien o de la lis a posi i a ... 21 3.3.- Los c i e ios oxicológicos y la exposición de los consumido es ............................... 24 3.4.- Complemen a iedad en e mig ación especí ica y mig ación global ............................... 25 3.5.- Nue as modalidades de e aluación de monóme os y adi i os ....................................... 27 3.6.- Ensayos de mig ación .......................... 29 3. 6. 1.- Cube as. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 3.6.2.- Simulan es ............................. 31 3.6.3.- Condiciones de ensayo .................. 32 3.6.4.- Lími es de mig ación ................... 33 4.- PROBLEMATICA ACTUAL ENTORNO A LAS RESINAS EPOXI DESTINADAS A ENTRAR EN CONTACTO CON ALIMENTOS ............ 36 4.1.- Bis enoles y sus diglicidil é e es ............ 36 4. 2.- m-Xylylenediamina ............................. 40 4.3.- P oduc os de eacción epoxi-amina ............. 41 5.- EPILOGO .............................................. 43 HHPA: Hexahid o álico ID: In e nal diame e IPD: Iso o onadiamina LMS: Lími e de mig ación especí ica MA: Maleico MDA: 4,4'-me ilendianilina MG: Lími e de mig ación global mn: minu os MPD: me a-Fenilendiamina m-XDA: me a-Xylylenediamina nm: nanóme os Pa: Pascales PMDA: Pi ome ílico QM: Lími e de composición RP-HPLC: C oma og a ía de líquidos de ase e e sa s: segundos SEO: Sociedad Española de Oxígeno TDI: Inges a Dia ia Tole able TETA: T ie ilen e amina TMA: T ime ílico TSP-MS: Espec ome ía de masas con in e ace de The mosp ay UV: Ul a iole a INDICE DE TABLAS TABLA 1.- Valo es eó icos de algunas esinas epoxi. TABLA 2.- Valo es ípicos de esinas epoxi. TABLA 3.- Reacciones del g upo epoxi. TABLA 4.- Reacciones del g upo hid oxilo. TABLA 5.- Cuad o sinóp ico de las eglamen aciones nacionales de los Es ados Miemb os. TABLA 6.- Es udios aconsejados pa a la inco po ación de una nue a sus ancia a la lis a posi i a (Junio de 1990). TABLA 7.- Condiciones de p ueba (du ación ( ) y empe a u a (T)) a elegi en unción de las condiciones de con ac o en el uso eal. TABLA 8.- Pa áme os de las ec as de calib ado (y= a + b.x) de 4 pun os duplicados en el ango de concen aciones desc i o. TABLA 9.- Resul ados de los expe imen os de ecupe ación. TABLA 10.- Resul ados de las de e minaciones de ni eles esiduales de BADGE y m-XDA lib es en esinas epoxi cu adas. TABLA 11.- Pa áme os de la ec a de calib ado de N,N- dime ilbencilamina pa a 5 pun os en el ango desc i o. Y ni el de ami nas e cia ias, exp esadas como N,N- dime ilbencilamina, en o mulaciones epoxi-amina de elación equi alen e BADGE/m-XDA de 1:3. TABLA 12.- Es udio de in e e encias. Respues a ela i a a aminas e cia ias. Aminas: p ima ia= m-XDA, secunda ia= N- me ilbencilamina, e cia ia= N,N-dime ilbencilamina, ali á ica= ie ilamina y a omá ica= dime ilanilina. TABLA 13.- Cálculo del ni ógeno co espondien e a aminas secunda ias. TABLA 14.- Resul ados de la ecupe ación de BADGE en los es simulan es acuosos. TABLA 15.- Resul ados de la mig ación global. TABLA 16.- Resul ados de la mig ación especí ica (2.575 dm2 y 125 ml) . TABLA 17.- Vida media de los diglicidil é e es en las condiciones desc i as. TABLA 18.- Fac o p e-exponencial y ene gía de ac i ación pa a las dis in as ciné icas según la ley de A henius. TABLA 19.- Po cen ajes de índice de e o pa ~a las ciné icas p edichas po con as e con las expe imen ales. TABLA 20.- Ni eles de bis enoles encon ados en el p oceso de op imización de las condiciones de sín esis de esinas epoxi. INDICE DE FIGURAS FIGURA 1.- Re iculación de las esinas: Idealización de la o mación de edes. FIGURA 2.- Cu ado ca alí ico. FIGURA 3.- Cu ado con anhíd idos. FIGURA 4.- Símbolo pa a ma e iales des inados a en a en con ac o con alimen os. FIGURA 5.- Resul ados de la e aluación de monóme os. FIGURA 6.- Cube a pa a ensayos de mig ación con alimen os líquidos de la FDA. FIGURA 7.- Cube a pa a ensayos de mig ación con alimen os sólidos de la FDA. FIGURA 8.- Cube a de ensayos de mig ación del p oyec o PIRA. FIGURA 9.- Eu ocell. FIGURA 10.- Sopo es pa a piezas de plás icos en ensayos de mig ación. FIGURA 11.- Célula Ma u i. FIGURA 12.- Es uc u as molecula es de los bis enoles y sus diglicidil é e es. FIGURA 13.- C oma og ama de una mezcla es ánda de, en o den de elución, bis enol F, bis enol A, 3 isóme os del BFDGE y BADGE. FIGURA 14.- Rec as de calib ación: (a) bis enol F, (b) bis enol A, (e) el conjun o de los ·isóme os de BFDGE y (d) BADGE. FIGURA 15.- Rec as de calib ado en las segundas condiciones c oma og á icas bis enol A. desc i as: (a) bis enol F y (b) FIGURA 16.- C oma og ama de la mezcla de eacción LAB 795 an es de la eacción. FIGURA 17.- C oma og amas de la mezcla de eacción LAB 795 cu ada en dis in as condiciones: (a) 2 días-120 QC, (b) 20 minu os-200 QC y (e) 30 minu os-160 QC. FIGURA 18.- Rec as de calib ado pa a BADGE y m-XDA. FIGURA 19.- C oma og ama de un pa ón de m-XDA de i a izado. FIGURA 20.- C oma og ama de una mues a de m-XDA de i a izada. FIGURA 21.- Espec o de masas de iones posi i os en modo FAB de o mulaciones epoxi-amina de elación equi alen e BADGE/m-XDA = 1:3. FIGURA 22.- Espec o en la egión isible de i ado de la eacción ca alizada po la N,N-dime ilbencilamina. FIGURA 23.- Ciné ica de eacción a di e en es concen aciones de N,N-dime ilbencilamina en el ango de calib ación. FIGURA 24.- Cube as u ilizadas. FIGURA 25.- Cu as de ciné ica ob enidas expe imen almen e y a pa i del modelo p opues o. FIGURA 26.- Rep esen ación de los esiduales en e el modelo y los da os expe imen ales. FIGURA 27.- C oma og ama de la mezcla de eacción m- XDA/ luo escamina. FIGURA 28.- Espec o de masas del exceso de m-XDA. FIGURA 29.- Es uc u as molecula es de m-XDA, así como las de los p oduc os esul an es as su de i a ización con luo escamina. FIGURA 30.- Espec o de masas del p oduc o de eacción de una molécula de m-XDA con una de luo escamina. FIGURA 31.- Espec o de masas del p oduc o de eacción de una molécula de m-XDA con dos de luo escamina. FIGURA 32.- Rec a de calib ación del BADGE, que incluye es udio de la linea idad de la espues a. FIGURA 33.- C oma og ama de una mezcla de bis enol A y BADGE: (a) de ección de iones nega i os pa a bis enol A y (b) de iones posi i os pa a BADGE. FIGURA 34.- Espec o de masas de bis enol A de ección de iones nega i os). (modo de FIGURA 35.- Espec o de masas de BADGE (modo de de ección de iones posi i os). FIGURA 36.- C oma og ama de BADGE come cial. FIGURA 37.- Espec o de masas de la p ime a impu eza ( iempo de e ención= 2:21 minu os). FIGURA 38.- Espec o de masas de la segunda impu eza ( iempo de e ención = 4:44 minu os). FIGURA 39.- Espec o de masas del monóme o h=O de BADGE ( iempo de e ención= 9:45 minu os). FIGURA 40.- Espec o de masas de la e ce a impu eza ( iempo de e ención = 17:04 minu os). FIGURA 41.- Espec o de masas de la cua a impu eza ( iempo de e ención = 22:28 minu os). FIGURA 42.- Espec o de masas del monóme o n=1 de BADGE ( iempo de e ención= 25:22 minu os). FIGURA 43.- Espec o de masas del monóme o n=2 de BADGE ( iempo de e ención= 37:49 minu os). FIGURA 44.- C oma og amas de los p oduc os de hid ólisis de BADGE: (a) en ácido acé ico al 3%(P/V), 2 ho as a 60 QC; (b) en agua des ilada, 3 ho as a 60 QC; (e) en e anol al 15%(V/V), 4 ho as a 60 QC. FIGURA 45.- Espec os de i n a ojos an es y después de la hid ólisis comple a del BADGE. FIGURA 46.- Espec o de masas del p oduc o de hid ólisis con los 2 anillos epoxi abie os. FIGURA 47.- Espec o de masas del p oduc o de hid ólisis con sólo 1 anillo epoxi abie o. FIGURA 48.- C oma og ama de una mezcla de bis enol F y BFDGE: (a) de ección de iones nega i os pa a bis enol F y (b) de iones posi i os pa a BFDGE. FIGURA 49.- Espec o de masas de bis enol F (modo de de ección de iones nega i os). FIGURA 50.- Espec os de masas de los 3 isóme os de BFDGE (modo de de ección de iones posi i os). 2.1.1.- Sin esis de la ECH: E apas: - Sus i ución de un H po el Cl a empe a u a ele ada en el p opileno: T -----> - Hid ólisis en medio de ácido HClO: 2 ClCH2-CH=CH2 + HClO -----> Cl OH Cl (1,3-DCH) - Fo mación del anillo epoxi po acción del de NaOH: CH2-CH-CH2 ó CH2-CH-CH Na OH ó Cl Cl OH (1,2-DCH) Ca(OH) 2 o NaCl Cl OH Cl Cl Cl OH ----------> 1/2 Ca(OH)2 ECH + ó + H20 1/2 CaCl 2 6 2.1.2.- Sín esis del DPP ó BPA: 50 2C 2 . + H (DPP ó BPA) Pa a la ab icación de esinas epoxi se p ecisa un con enido en el isóme o PP' supe io al 96% con el in de ob ene endimien os adecuados. 2.2.- P ocesos de ab icación: Se pueden esumí con la eacción en e DDP y ECH en medio alcalino y en p opo ciones a iables según el g ado de polime ización que se desee ob ene . La ECH se emplea en exceso sob e la eó ica pa a e i a la o mación de di enoles de cadena la ga y pa a que ac úe como medio de eacción. 7 2.2.1.- P oceso en una e apa (B i on y Slagh, 1945; Boese, 1948; Cas an, 1948): Reacción gene al: CH 3 (n+2) NaOH (n+l) H0-~-9-~-0H+(n+2)C~~CH-CH 2 Cl ----------> C~ 2 -;H-CH 2 -0- CH3 O CAT O - CH 3 ! FH ní-C-~-0-CH -CH-CH -O ~-C-~-0-CH -CH-CH +(n+2) >", 2 2 1 2,/2 CH 3 OH n CH 3 O que de o ma esquemá ica se puede ep esen a según: (n+1)DPP + (n+2)ECH + (n+2)NaOH --> R + (n+2)NaCl + (n+2)H 20 (Resina) Los pasos in e medios son: H + ~HCH 2 Cl Na OH - Na OH CH 2 :cH 2 Cl Na OH -H - Na OH CH 2 61cH 2 -H - a) Na OH 9H -H H CH 2 CHCH 2 DPP Na OH CH~CH 2 CH 2 ~cH 2 - b) ECH 8 Las esinas con "n" bajos y, po an o, bajo peso molecula son líquidos anspa en es de iscosidades supe io es incluso a 10 Pa·s (100 poise). Al aumen a "n" se p oduce un ala gamien o de la cadena, ob eniéndose esinas de pesos molecula es más ele ados. Es as esinas ya son sólidos anspa en es de aspec o queb adizo. 2.2.2.- P oceso en dos e apas (G eenlee, 1952; G eenlee, 1952; Pezzaglin, 1958): Se emplea pa a ab ica esinas de pesos molecula es más ele ados. Se pa e de una esina líquida (ob enida como an es comen ado), la cual se hace eacciona con DPP y NaOH según la siguien e eacción: n Na OH + (n/2) DPP - CAT En el caso de las esinas p oducidas en una sola e apa, "n" puede oma cualquie alo ; mien as que, en las esinas p oducidas en dos e apas, "n" sólo puede oma alo es pa es. 9 El peso molecula de la esina p oducida depende, como puede obse a se, del alo de "n", es deci , de la elación mola ECH/DPP u ilizada. En la abla 1 se mues an los alo es eó icos que se ob end ían. En la p ác ica, los alo es son algo di e en es debido a la complejidad de las eacciones ECH/DPP ( abla 2). 2.3.- Es udio de la es uc u a de una molécula: Como puede deduci se de lo an e io men e expues o, las esinas epoxi no son compues os químicos pu os, sino una mezcla de dis in as moléculas con di e en es g ados de polime ización. La mayo ía de las moléculas poseen dos anillos epoxi e minales y una es uc u a no malmen e lineal. No obs an e, una cie a p opo ción de moléculas sólo end á un g upo epoxi e minal, con una clo hid ina en el o o ex emo. También puede exis i un cie o po cen aje de moléculas ami icadas. Tan o és as como las an e io es al e an las p opiedades del p oduc o e iculado po lo que se in en a que la p opo ción sea mínima. A la is a de la ó mula gene al de una molécula de esina, se pueden ci a una se ie de p opiedades de es os p oduc os: 1.- Exis encia de enlaces c-e y e-o-c (é e ) que son econocidos como los más es ables den o de la química 10 o gánica. Es o hace espe a una g an esis encia química al agua, disol en es, álcalis ... 2.- G upos OH y epoxi, al amen e eac i os, que pod án se pun os de ac i idad en eacciones de polime ización idimensional. que 3.- Sepa ación espacial supone enacidad y e iculado. en e los g upos eac i os lo lexibilidad en el políme o 4.- Na u aleza pola , lo cual a o ece á la adhesión. Como se ha mencionado an e io men e, las esinas epoxi no son compues os cuya aplicación se haga di ec amen e. Es necesa ia una e iculación de es as moléculas lineales po medio de una eacción química con p oduc os denominados agen es de cu ado. An es de desc ibi los mecanismos de cu ado, es udia emos la es uc u a de una molécula sin e icula , de la cual an a depende sus p opiedades ísicas y químicas, la elección del agen e de cu ado y las p opiedades del p oduc o una ez e iculado. Dos de las ca ac e ís icas más impo an es de una esina son: - Dis ibución de pesos molecula es. - Funcionalidad. 11 La dis ibución de pesos molecula es se de e mina hoy día po GPC (Gel Pe mea ion Ch oma og aphy) empleando e ahid o u ano como disol en e y ase mó il y un de ec o de índice de e acción. La uncionalidad se á el núme o de g upos eac i os que posee la molécula, de la que depende án las p opiedades ísicas y químicas, an o de la esina como del sis ema inal. 2.3.1.- P opiedades ísicas y químicas de las esinas epoxi: Las p opiedades suminis adas po los ab ican es en o ma de especi icaciones de en a son: - Con enido en g upos epoxi (EGC). - Viscosidad. - Colo . - Clo o saponi icable e hid olizable (sólo en algunos casos). O as p opiedades que pueden de e mina se son la densidad, pun o de eblandecimien o, con enido en g upos OH, pun o de in lamación, di e sos disol en es ... ma e ia olá il, 12 solubilidad en 2.4.- Re iculación: 2.4.1.- Reacciones de cu ado de esinas epoxi (Seege y Tomcu cik; Seege y Tomcu cik; Paquin; Pepis y Yuska; Fa bwe ke Hoeschs ; Gene al Mills; McClellan; Albe ; Baye ; Dynami Nobel; Belange ; Johnson; Delmon e y Dewa ): Las esinas epoxi po sí solas no ienen aplicación p ác ica. Es necesa io con e i las en un políme o en ec uzado du o y enaz. Es e en ec uzamien o se lle a a cabo po medio de unos compues os químicos denominados agen es de cu ado, de e iculación o endu ecedo es que denomina emos EPIKURES. Debido a la es uc u a de las esinas, la e iculación se puede lle a a cabo de dos o mas: - A a és del anillo epoxi. - A a és de los g upos OH-. Es os g upos se pueden conside a los pun os ac i os de la molécula de esina y pueden eacciona con mul i ud de eac i os como puede obse a se en las ablas 3 y 4. El eacción cu ado o endu ecimien o es i e e sible, o mando una p o ocado po una ed idimensional y en ec uzada, bien a a és del anillo, o bien del g upo OH. Los agen es de cu ado se pueden di idi en 2 ipos: 13 1.- Ca alí icos (Be ozzi; Geigy; G een): p omue en una au opolime ización de las moléculas de esina sin pa icipa en la eacción. 2.- Endu ecedo es o agen es de cu ado p opiamen e dichos (Ingbe man y Wal on, 1958; Baye ; Sy ine-Go ko a): ac úan como monóme os en la eacción de polime ización. Es a eacción puede e se en esquema en la igu a l. 2.4.2.- Agen es e iculan es: 1.- Ca alí icos: Ac úan ab iendo el anillo epoxi, o iginando un ion capaz de a aca a o o anillo o g upo eac i o e iniciando la polime ización. Ejemplos ípicos lo cons i uyen las ami nas e cia ias (bases de Lewis): DMAE (dime ilamino e anol), BDMA (bencildime ilamina) y el DMP-30 ( idime ilaminoe il enol). También se usan las aminas e cia ias como acele an es de o os agen es de cu ado como aminas p ima ias, ácidos o anhíd idos ( igu a 2). Igualmen e se emplean como ca alizado es los ácidos de Lewis como el BF3 ( igu a 2). 2.- Agen es de cu ado: 2.1.- Poliaminas (Delmon e y Dewa ; Belange ): Las más empleadas son las poliaminas ali á icas del ipo NH2-(CH2- CH2-NH)n-CH2-CH2-NH2, EDA, ETA o TETA. 14 Las ami nas a omá icas son meno~. eac i as y es necesa io el uso de empe a u a pa a que se p oduzca la eacción de cu ado, a no se que o men aduc os. Al igual que las ali á icas, la eacción es exo é mica. Las más empleadas son la MDA (4,4'-me ilendianilina), DDS (diaminodi enilsul ona) y MPD (me a enilendiamina) o mezclas de las mismas. También se emplean aminas cicloali á icas como el AEP (aminoe ilpipe acina), o como la me anodiamina o la IPD (iso o onadiamina). Con iene obse a que las poliaminas como ales, al igual que las poliamidas, pueden p esen a p oblemas de manipulación en o ma de i i ación de la piel y de los ojos. También ienden a p oduci e lo escencia, enómeno que iene luga en la película una ez cu ada, la o mación de sales po eacción con que consis e en el co2 de la a mós e a. Una o ma de educi es e enómeno es pe mi i que la mezcla de esina y agen e de cu ado en ejezca du an e algunas ho as an es de la aplicación. Un mé odo al e na i o y más adecuado consis e en emplea , en luga de aminas, amidas, poliaminas o poliamidas, un aduc o de las mismas ... Los aduc os son compues os es ables o mados po la eacción de dos moléculas de amina/poliamina o amida/poliamida con una molécula de esina. Los aduc os pueden se de 2 ipos: aislados e "in si u". Los p ime os se p epa an adicionando la esina en 15 los indus iales se han dado cuen a de que la ausencia de eglamen ación e a sinónimo de jungla donde odos los abusos p o eccionis as es aban pe mi idos; - los indus iales ag oalimen a ios comienzan a eje ce p esiones sob e los ab ican es de ma e ial de en asado pa a ob ene ga an ías de calidad de sus p oduc os. La con o midad de es os ma e iales a la eglamen ación eu opea se ha con e ido hoy en c i e io de calidad; el e ce ac o es á ligado a la es uc u a de la indus ia. Aunque el emo de di ulga in o mación sob e el sabe -hace de una sociedad ha podido moles a a los indus iales; hoy, en la mayo ía de los casos, los p oduc o es de ma e iales se han habi uado a e sus p oduc os en lis as con o os. Quienes p oducen adi i os pa a ende los a los ab ican es de ma e iales de en asado son los más inclinados a comunica in o mación sob e sus sus ancias, pues su insc ipción en lis as posi i as es pa a ellos un c i e io come cial. La lis a de monóme os de plás icos con aba con 540 sus ancias, la de adi i os con 800, en Diciemb e de 1989. En el u u o, es as ci as e oluciona án al alza y, además, cada lis a co esponde á a un cie o núme o de sus ancias especí icas. Los c i e ios cien í icos no son e iden emen e los mismos según se a e de monóme os, adi i os 22 ecnológicos, o pa a las u u as lis as: de siliconas, de ba nices, de esinas epoxi ... 2.- Insc ipción en la lis a posi i a: La CEE, que ecibe los in o mes, consul a al Comi é Cien í ico de la Alimen ación Humana, que enca ga el abajo a un pequeño comi é de expe os cien í icos que se eúne en Bil ho en, en los Países Bajos, en un cen o nacional de es udios pa a la p o ección de la salud pública, el RIVM. Una sus ancia es e aluada cuando es e comi é de expe os ha podido emi i una opinión cien í ica sob e la incidencia de su u ilización en la salud de los consumido es. La igu a 5 p esen a los esul ados de es as e aluaciones has a la echa de Diciemb e de 1989, pa a los monóme os (di ec i a adop ada) y pa a los adi i os (p oyec o de di ec i a). Un g an núme o de sus ancias no ha oda ía sido e aluado. En la casi o alidad de los casos, es a no-e aluación se debe al e aso de la indus ia, que no ha comple ado aún los expedien es de sus sus ancias. Los c i e ios que pe mi en la e aluación de una sus ancia han sido ya comple ados (decisión del Comi é Cien í ico de la Alimen ación Humana del 19 de Mayo de 1990). 23 3. 3.- Los c i e ios oxicológicos y la exposición de los consumido es: Has a es e año 1991, los c i e ios e an p ác icamen e de o den exclusi amen e oxicológico. El comi é de expe os in e nacional, al cual se some ía el dosie , ap eciaba an e odo el impac o sob e la salud humana de i ado de la inges ión de esa sus ancia po el homb e, independien emen e de su compo amien o en los ma e iales de en asado. Un in o me oxicológico pe mi ía es ablece una Inges a Dia ia Admisible (ADI), o más exac amen e, en el caso de los en ases, de una Inges a Dia ia Tole able (TDI) pa a di e encia la inges ión acciden al de componen es del en ase de la inges ión no mal de adi i os del alimen o. Es a TDI se exp esa en mg/Kg de peso ·co po al. La elación en e es e da o oxicológico y la mig ación se es ablece enseguida como no ma gene al de la mane a siguien e: se oma po e e encia un consumido de 60 Kg y se admi e que consume cada día el equi alen e a 1 Kg de alimen o en asado en el ma e ial en que se encuen a la sus ancia en cues ión. La can idad máxima que puede inge i sin pelig o es en onces TDI x 60 (60 Kg), que se co esponde con la mig ación máxima que se puede ole a po kilog amo de alimen o. Y como, po é mino medio, se puede es ima que 1 Kg de alimen o es en asado en 6 dm2 de ma e ial (1 cubo de 1 dm de a is a), la mig ación máxima que se puede ole a , 24 es deci el lími e de mig ación especí ica (LMS), iene dada po la ó mula: TDI x 60 LMS = ---------------- = TDI x 10 (en 6 mg/dm2 de ma e ial) 3.4.- Complemen a iedad en e mig ación especí ica y mig ación global: Como acabamos de comen a , el lími e de mig ación especí ica es á es echamen e ligado a las p opiedades oxicológicas de la sus ancia. En cuan o al alo de la mig ación global, és a cons i uye más bien un c i e io indi ec o: si en un ma e ial con una nue a sus ancia, la mig ación global pe manece po debajo de su lími e, se puede espe a que su empleo no en aña á un aumen o excesi o de o as mig aciones. La complemen a iedad de es os dos c i e ios puede ilus a se con el ejemplo siguien e: imagi nemas el caso de un adi i o u ilizado en muy pequeña can idad y con solo una lige a endencia a mig a , pe o cuyo empleo conduzca a una impo an e modi icación de las p opiedades ísico-químicas del ma e ial, como es la po osidad. Una g an po osidad pod ía ac ecen a la mig ación de o os cons i uyen es del ma e ial de en asado. La nue a sus ancia, aún eniendo una débil mig ación especí ica, puede conduci a una mig ación 25 global inacep able. Los dos c i e ios son pues necesa ios y complemen a ios. Pa ~ a esumi , se puede deci que la mig ación especí ica ep esen a el impac o di ec o de esa sus ancia sob e la salud pública, mien as que la mig ación global ep esen a: - la adul e ación de los alimen os: - la incidencia de una sus ancia sob e la mig ación de o as sus ancias, e en ualmen e óxicas, del ma e ial; es pues un c i e io indi ec o de ap eciación del e ec o de una sus ancia sob e la salud de los consumido es; una imagen del compo amien o del ma e ial en las condiciones del con ac o con alimen os. Los incon enien es de es e pa áme o (Van Ba um y Van Lie op, 1988) son: - su inespeci icidad; su suscep ibilidad a in e e encias, en especial en e a simulan es oleosos; - la no conside ación de mig an es olá iles en el caso de simulan es de na u aleza acuosa; - el consumo de iempo; - la imposiblidad de au oma ización. 26 3.5.- Nue as modalidades de e aluación de monóme os y adi i os: En Ene o de 1993, odos los monóme os y adi i os deben adqui i un s a us de ini i o: su insc ipción en la lis a posi i a o su desapa ición de la misma. Es a si uación ha lle ado al Comí é Cien í ico de la Alimen ación Humana a codi ica de o ma p ecisa oda la in o mación que esul a necesa ia pa a p ocede a su e aluación. Al mismo iempo, la iloso ía de e aluación de es as sus ancias ha e olucionado hacia una mayo simplicidad de expedien es. La idea básica del Comi é Cien í ico es que, si se es ablece que la mig ación es ex emadamen e pequeña incluso en las peo es condiciones que simulan su exposicion al consumido , su insc ipción en la lis a posi i a pod á ealiza se a condición de que no p esen e un cie o núme o de ca ac e ís icas óxicas ( mu agenicidad, bioacumu lación, e c.), desc i as en la abla 6. El dosie oxicológico comple o no se exigi á más que a sus ancias capaces de mig a a los alimen os en ele ada p opo ción. Es a e aluación oxicológica educida no puede conside a se, si no es incluyendo nue os c i e ios ales como el compo amien o químico de dicha sus ancia du an e dis in os p ocesos (es el caso de la conse ación), así como del ma e ial en cues ión. 27 Pues o que es el ni el de mig ación el que de e mina la en e gadu a de las in o maciones oxicológicas, los es udios de mig ación deben ealiza se en las condiciones en que sea máxima, de aplicaciones al del mane a que ma e ial. se conside en Se a a de odos ap ecia las la exposición máxima del consumido en las peo es condiciones imaginables, e ec uando los ensayos de mig ación en las condiciones más des a o ables: - el ma e ial se u iliza á con su mayo espeso ; la can idad de la sus ancia a es udia debe se la mayo de la posibles en la p ác ica; si la sus ancia es suscep ible de se u ilizada en di e en es políme os, con asas de mig ación dispa es, un mues eo ep esen a i o del conjun o de ales ma e iales debe es udia se. Es a nue a andadu a puede a eces se a o able a los indus iales en la medida en que pueden aho a se un es udio oxicológico comple o. Pe o, al mismo iempo, sociedades con an iguos legajos debe án ehace los. Es os son los a a a es de los pe iodos ansi o ios. En con apa ida, se e oluciona hacia una mayo cla idad del undamen o de las lis a posi i as y hacia una mayo p o ección de la salud pública. 28 3.6.- Ensayos de mig ación: 3.6.1.- Cube as: La FDA (Food and D ug Adminis a ion) p opone dos ipos de cube as pa a ensayos de mig ación según que el políme o en e en con ac o con p oduc os alimen icios líquidos o sólidos. En el caso de que sean líquidos (Snyde y B ede , 1985; Holli ield e al., 1988), se u ilizan iales de id io de 40 ml de capacidad y de cie e he mé ico. El ma e ial polimé ico se co a en cí culos que son aguje eados en su cen o, de o ma que puedan se ensa ados en un cable de ace o y sepa ados po pequeñas pe las de id io igualmen e aguje eadas; endiéndose así a educi la supe icie del las especimen no expues a al líquido simulado . Tan o cube as como los luidos simulado es han de se a empe ados sepa adamen e en una e apa p e ia a la ealización del es , que se lle a a cabo a empe a u a cons an e en un baño de agua bajo una sua e agi ación ( igu a 6). Pa a alimen os sólidos y semisólidos (Till e al., 1987), se hace uso de un ubo de id io que iene como base una pieza plás ica anspa en e de na u aleza ac ílica. El ma e ial a ensaya se si úa sob e es a base en e piezas anula es de e lón y, a con inuación, se coloca encima la mues a de alimen o bajo 29 la p esión de un pis ón asimismo de e lón; consiguiéndose de es e modo un co ec o con ac o políme o-alimen o ( igu a 7). Como una g an p opo ción de ma e ial de en asado es á compues o de dis in as láminas, es esencial ealiza el ensayo de mig ación a pa i de la ca a del ma e ial di ec amen e expues a al alimen o. Lo mejo es u iliza en onces una cube a de mig ación diseñada pa a expone al simulan e solamen e la ca a del ma e ial en con ac o eal con el alimen o. Una de las más u ilizadas es la especi icada en la no ma ASTM F-34-68. El p oyec o PIRA (Tice, 1988), que se ocupa de es udia los ensayos de mig ación, p opone a su ez un nue a cube a ci cula , de cie e he mé ico p opo cionado po una ba a ab azade a que eje ce una p esión uni o me y que acili a, además, su mecanismo de cie e y ape u a ( igu a 8). En el in o me EUR 8286 EN de la Comisión de las Comunidades Eu opeas se p opone a su ez una nue a cube a que se llegó a denomina "Eu ocell" ( igu a 9). En el caso de simulado es de na u aleza oleosa, Rossi (1981) ecomienda dos ipos de sopo es ( igu a 10) según el amaño de las piezas de políme o que ayan a se ensayadas. Es os sopo es se sume gen, ya con el ma e ial polimé ico, en ecipien es de id io de ondo plano y cuello cónico, llenos de acei e de oli a ec i icado a la empe a u a de ensayo. Todo el conjun o se lle a en onces a la es u a. 30 En el P oyec o de No ma Española PNE 53-330 se señala que pa a es os ensayos de mig ación ha de u iliza se lo que se conoce con el nomb e de célula Ma u i o un disposi i o simila ( igu a 11). La célula Ma u i es á o mada po un núcleo en o ma de U, ab icado con plancha de ace o inoxidable de 10 mm de espeso . Cons a además de 2 lancos ab icados del mismo ma e ial, pe o con un espeso de 3 mm. En e el núcleo y cada una de las placas se coloca el políme o a ensaya . Todo el conjun o se ija median e 8 o nillos, o mando así un depósi o en el que se in oduce el líquido simulan e. Las medidas de es e depósi o se án de 100 x 100 x 10 mm. La es anqueidad del sis ema se log a median e una jun a ap opiada, no malmen e de e lón, que se aplica a las 2 ca as del cen o. El núcleo a ebajado en oda sus supe icie (ambos lados) has a una dis ancia de 6.5 mm de los bo des. 3.6.2.- Simulan es: En la Di ec i a del Consejo de las Comunidades Eu opeas de 19 de Diciemb e de 1985 (85/572/CEE) se indican los simulan es que se debe án u iliza en las p uebas de mig ación con espec o a dis in os p oduc os alimen icios. Es os son: - agua des ilada o agua de calidad equi alen e, - ácido acé ico al 3%(P/V) en solución acuosa, 31 incluyendo además sus p oduc os de hid ólisis, pueden conside a se con enidos den o del g upo de enoles y bis enoles alcoxi lados o hid ogenados de la 1 is a 9, que ag upa sus ancias no e aluadas po al a de especi icidad. Los g upos debe ían se eemplazados po sus ancias indi iduales de uso eal en la ac ualidad. El Comi é hace no a que, po azones oxicológicas así como de higiene alimen a ia, la mig ación de ales sus ancias del en ase al alimen o debe se limi ada. Po consiguien e, ecomienda que el p oduc o inal con enga el ni el más bajo posible de monóme o lib e esidual (e i ando así, además, que un ma e ial bloquee la u ilización de un adi i o en o o, donde puede se ecnológicamen e necesa io, po que el p ime o ya ago a las posibilidades de su TDI). Reconoce a su ez que deben es ablece se p io idades debido al g an núme o de sus ancias a ensaya . P io idades como: disponibi 1 idad de mé odos analí icos, da os de exposición (usos, mig ación ... ), da os de hid ólisis ... De es udios de es abilidad del BADGE en simulan es de alimen os, se desp ende que se hid oliza ácilmen e a 40 QC con una ida-media meno de 2 días (Tice y McGuinness, 1987; Tice, 1988). Es necesa io en onces es ablece mé odos pa a de ec a lo a ni eles lo más bajos posibles, pues las condiciones habi uales de los ensayos de mig ación son de 10 días a 40 QC. 38 La Di ec i a de la Comisión de las Comunidades Eu opeas del 23 de Feb e o de 1990 es ablece como lími e de mig ación especí ica pa a el BADGE un alo de 0.02 mg/Kg, pe mi iendo una máxima concen ación esidual de es a sus ancia en el ma e ial de 1 mg/Kg. La ASTM (Ame ican Socie y o Tes ing and Ma e ials) incluye mé odos pa a la de e minación cuan i a i a del con enido epoxi de esinas epoxi (D 1652-88). Sin emba go, la GPC (Gel Pe mea ion Ch oma og aphy) pe mi e ya una g ose a sepa ación de los dis in os oligóme os epoxídicos ( Hei z, 1970; Egge s y Humph ey, 1971; Ki kland y An le, 1977; Vi ilecchia e al., 1977; Russel, 1988), aunque mejo esolución se alcanza con écnicas de pa ición en ase e e sa (Da k e al., 1974; Van de Maeden e al., 1978; Mes an y Mo is, 1984; Noel e al., 1986; Noel e al., 1988). La de ección ul a iole a en RP-HPLC es la mejo solución pa a el con ol de calidad de las esinas epoxi a causa de su baja selec i idad. C a ho ne e al. (1986) publica on un mé odo pa a la de e minación de esiduos de BADGE y 8 FDGE en agua. En es e caso, las e si nas epoxi se u iliza on pa a la emodelación de las ube ías de agua del Reino Unido y apa ecie on azas de es os compues os debido a su incomple a polime ización. Noso os los de e mina emos po RP-HPLC-Fluo escencia po su mayo sensibilidad. 39 4.2.- m-Xylylenediamina: Una esina epoxi líquida de bajo peso molecula iene una es uc u a de i ada de 2 moléculas de epiclo hid ina y 1 molécula de bis enol A ó F. Pesos molecula es más ele ados aumen an la iscosidad de la esina, de al modo que se ob ienen p oduc os sólidos. Sin emba go, es os p oduc os son solubles, usibles y sin no ables p opiedades químicas y mecánicas. Pa a con e i los en p oduc os insolubles y e moes ables, se necesi a hace los eacciona con o os in e media ios químicos, denominados agen es de cu ado. Los compues os aminados son los más comunes (K oschwi z, 1987). Los endu ecedo es p obablemen e jueguen un mayo papel en la oxicidad del p oduc o inal que la p opia esina de base. La m-Xylylenediamina o 1,3-bencenodime a iamina (m-XDA; CAS No. 14 77-55-0) es óxica po inhalación y en con ac o con la piel y mucosas. Muchas aminas p oducen e ec os óxicos en sis emas animales como, po ejemplo, el hígado, los iñones y la médula ósea (May, 1988). La m-XDA es á incluida en la lis a 8 del in o me 19 del SCF, jun o con sus ancias pa a las cuales ninguno o sólo escasos e inadecuados da os es án disponibles. La Di ec i a de la Comisión de las Comunidades Eu opeas del 23 de Feb e o de 1990 es ablece pa a ella un lími e de mig ación especí ica de 0.05 mg/Kg. 40 Se han esc i o muchos a ículos (Shephe d, 1982; Bell, 1982; Biebe e al., 1984; Rossi, 1987) sob e el ema de las mig aciones en ase-alimen o. Se ap oba on las condiciones pa a los ensayos de mig ación (habi ualmen e de 10 días a 40 QC)' pe o esiduales es mucho más ápido de e mina los ni eles de monóme o lib e en el p oduc o inal, como e emos en la pa e expe imen al. Las écnicas pa a cuan i ica m-XDA a bajos ni eles se basan en la de ección elec oquímica y luo escen e (Baumann y Ma ek, 1980). Usa emos la úl ima po su mayo simplicidad. 4.3.- P oduc os de eacción epoxi-amina: Shech e e al. (1956) es udia on los di e en es mecanismos de las eacciones epoxi-amina y obse a on que siguen 2 pasos: R'NH 2 + • + (1) • (2) 41 Hay en onces dos posibilidades. Si se con ola la eacción pa a que anscu a sólo el paso (1), la es uc u a polimé ica es lineal y soluble en sol en es o gánicos pues o que no hay o mación de aminas e cia ias, o igen de pun os de en ec uzamien o. Es o ocu e sob e elaciones equi alen es BADGE/m-XDA de al menos 1:2.97. Es a es la elación c í ica, de e minada po solubilidad en di e en es sol en es. Bajo es a elación, el paso (2) iene luga pa a da es uc u as al amen e en ec uzadas e insolubles de i adas de las aminas e cia ias de al o peso molecula o madas. Conociendo que las aminas e cia ias de al o peso molecula p oducidas en el paso (2) son in usibles e insolubles y que la o mulación epoxi-amina de elación equi alen e BADGE/m-XDA de 1:3 da luga a un ma e ial o almen e soluble en e ahid o u ano, se es udia á la posibilidad de o mación de aminas e cia ias, aún incluso de bajo peso molecula , en el mecanismo de eacción de es a clase de o mulaciones, p óximas a la elación c í ica BADGE/m-XDA. La mayo ía de las écnicas pa a de e mina aminas e cia ias en p esencia de p ima ias y secunda ias son en medios acuosos (Blackbu n, 1989) o son de baja sensibilidad 42 pa a cuan i ica aminas e cia ias de peso equi alen e ele ado, como es el caso de la alo ación po enciomé ica de aminas e cia ias en mezclas de aminas con ácido pe cló ico en ases o gánicas (Gyenes, 196 7). Dos mé odos más especí icos incluyen la condensación ca alizada po aminas e cia ias de ácido cí ico y anhíd ido acé ico pa a o ma un p oduc o colo eado (Kudoh e al., 1983) y de ácido malónico y anhíd ido acé ico pa a o ma un aduc o luo escen e (Thomas, 1975). Es a úl ima eacción se adap ó pa a la de e minación colo imé ica de aminas e cia ias en p esencia de p ima ias y secunda ias en o mulaciones epoxi- ami na de elación equi alen e BADGE/m-XDA 1:3 disuel as en e ahid o u ano. Se señalan algunas en ajas. 5.- EPILOGO: De lo an e io men e expues o, se puede obse a que el p oblema de la mig ación de polucionan es del ma e ial de en asado a los alimen os es un dominio donde con luyen muchos in e eses. In e eses de: Emp esas ab ican es de es os ma e iales; que, si son esponsables, eque i án es udios an o de mig ación como de ca ác e oxicológico de los ma e iales que p oducen p e io lanzamien o al me cado. La emp esa GAIRESA lo es, de ahí su in e és po la inanciación de es e es udio, que ha ido más allá del me o sopo e económico dadas las cualidades del 43 indus ial S . D. Senén Paz Abuín que dis u a de la in es igación an o o más que de la pesca. Los esul ados ahí es án: una óp ima colabo ación cien í ica Indus ia- Uni e sidad y la ampliación de la o mación del beca io que aho a esc ibe. - O ganismos elacionados con el Minis e io de Sanidad; que pueden inancia la pues a a pun o de mé odos analí icos sensibles pa a el con ol de calidad de los p oduc os del me cado que a ec an di ec amen e a la salud del consumido . - Consumido es; que en p o egidos sus de echos con una legislación de con o midad con los es udios p e ios ace ca de los p oduc os que consumen. - Cen os de in es igación, como las Uni e sidades, que desa ollan in aes uc u a pa a abo da emas cada ez más especializados y de cos e pa ejo. Se ía pues in e esan e una colabo ación en e odos pa a una mejo calidad de ida en és e como en o os aspec os. 44 ANALITICA 1.- Ins umen ación: Espec o o óme o de in a ojos de ans o mada de Fou ie Pe kin-Elme FT-IR 1720/X - Calo íme o Di e encial de Ba ido Pe kin-Elme DSC/7 -Bomba e na ia de HPLC Spec a Physics SP8700 XR - Mezclado Spec a-Physics SP8750 - Inyec o Rheodine con bucle de 50 ~1 - De ec o de luo escencia Pe kin-Elme PE LS 40 In eg ado de Spec a-Physics SP4290 y so wa e SP WINNER V. 4.00 -Bomba e na ia de HPLC Wa e s 600 (Wa e s, di isión de Millipo e, T appes, F ancia) - Inyec o Wa e s U6K con bucle de 50 ~1 I n e ace he mosp ay de Ves ec (Ves ec Inc., Hous on, Texas, USA) - Espec óme o de masas cuad upola Ne mag R 10-10 L (Delsi-Ne mag, A gen euil, F ancia) - C oma óg a o de gases Gi del modelo 32 - Espec o o óme o UV-Visible Hi achi modelo 100-60 - Regis ado Hi achi modelo 561 - Cube as de cua zo de 1 cm QS-281 - Espec óme o de masas K a os MS9/50TC - Agi ado de ubos de Bioblock Scien i ic. Re . 94323 - Baño de ul asonidos Sono ex TK 30 47 - pHme o 2002 de C ison - Calen ado Agima ic de Selec a. Re . 243 - Ma e ial de id io de A o a 2.- Reac i os: - Helio N-48 de la SEO (Sociedad Española de Oxígeno) pa a desgasi ica las ases mó iles en HPLC - Helio N-52 de la SEO como ase mó il en el sis ema de c oma og a ía de gases-espec ome ía de masas - Ni ógeno N-48 de la SEO pa a concen a a sequedad - Agua desmine alizada de calidad Milli-Q (Co po ación Millipo e) - Ace oni ilo, g ado g adien e, de LiCh osol (MERCK). Re . 30 - Me anol, g ado g adien e, de LiCh osol (MERCK). Re . 6007 - Te ahid o u ano RS pa a HPLC de Analy icals (CARLO ER8A). Cód. 412452 Tampón os a o (1/15 M y pH 8) p epa ado como sigue: - Solución A: 0.9073 g KH2P04 (MERCK, A . 4873) en 100 ml de agua de calidad Milli-Q - Solución 8: 11.87 g Na2HP04·2H 20 (MERCK, A . 6580) en 1 L de agua Milli-Q - 37 ml de la solución A se mezclan con 963 ml de la solución 8, se il a a a és de 0.4 ..lm (memb ana 48 dis ibuida (sólo en la di ección de "y") con una des iación es ánda es imada po sy¡x, que se de ine como: Syjx = de libe ad. Li (yi-Y*i)2 (-------------) 1/2, donde (n-2) son los g ados n-2 3.- de la se~al del limi e de de ección y , jun o con la ecuación de eg esión, se pueden calcula los limi es de de ección, que han sido pos e io men e expe imen almen e comp obados. 3.2.3.- P epa ación de las soluciones de esinas epoxi no- cu adas: Se ealizó un es udio p e io con la ayuda del DSC pa a conoce algunos pa áme os ciné icos ales como la ene gia de ac i ación, el o den de eacción y el ac o p e- exponencial po aplicación de la muy bien conocida ecuación ciné ica: d Es a ecuación se cumple cuando los p oduc os inales no p esen an geli icación (Aci elli e aL, 1971). Pos e io op imización se ealizó po HPLC. SS Se ealizó es e es udio sob e una esina epoxi ab icada en GAIRESA (de código in e no LAB 795). LAB 795 es el p oduc o de eacción de una esina epoxi líquida del ipo de bis enol A/bis enol F y un diglicidil é e de ipo ali á ico con bis enol A como co- eac an e de acue do con la siguien e eacción química: + H H + Bisphenol A/F epoxy esin Alipha ic epoxy esin • Se pesan en onces exac amen e al ededo de 250 mg de esinas epoxi no-cu adas y se disuel en en 25 ml de me anol. Y se diluye po 2 eces 25 eces con me anol pa a ob ene una concen ación inal de 16 ppm. Se ha ope ado así con di e en es clases de esinas, ob eniéndose los c oma og amas de las igu as 16 y 17. La 56 • igu a 16 se co esponde con la mezcla de eacción de la esina LAB 795, pe o sin que la eacción haya enido luga . La igu a 17 p esen a 3 c oma og amas de la mezcla de eacción de la esina LAB 795, que se co esponden con di e en es condiciones de eacción de iempo y empe a u a: 2 días-120 QC, 20 mn-200 QC y 30 mn-160 QC, en o den descenden e. 4.- Con ol de BADGE y m-XDA en sis emas epoxi-amina (acep ada pa a publicación en el Jou nal o Ch oma og aphy): 4.1.- Resumen: Se ha desa ollado un mé odo pa a la ex acción simul ánea de ni eles esiduales de BADGE y m-XDA lib es en p oduc os inales de esinas epoxi cu adas con di e n es elaciones equi alen es de dichas ma e ias p imas. La ex acción se basa en some e a e lujo las o mulaciones epoxi-amina en una mezcla clo o o mo-me anol (25:75) du an e 10 ho as. La cuan i icación se eal iza po e oma og a ía líquida de ase e e sa con de ección de luo escencia, di ec amen e pa a el BADGE y p e ia de i a ización p e- columna con luo escamina pa a la m-XDA. La p ecisión ela i a pa a la c oma og a ía del BADGE a un ni el de 200 !Jg/ L ue de 3. 4%, mien as que pa a la de i a ización-c oma og a ía de m-XDA ue de 5.7%. El lími e de de ección ue 5 IJg/L pa a el BADGE y 20 IJg/L pa a la m- 57 XDA. La ecupe ación (%) ± RSD (%) de seis sob eca gas de 200 ~g/L ue de 98.9±6.5 pa a el BADGE y de 89.3±6.0 pa a la m-XDA. 4.2.- P ocedimien o: 4.2.1.- Condiciones c oma og á icas: Pa a el BADGE ya se han desc i o en el apa ado an e io de con ol de bis enoles esiduales de esinas epoxídicas, mien as que pa a la m-XDA son las que a con inuación se de allan: - Columna: Ace o inoxidable de 15 cm x 5 mm ID - Fase es aciona ia: Pecosphe e CRT C18 RC de 5 ~m de amaño de pa ícula. Se usa on p e-columnas (C18) con el in de p o ege el empaque amien o de las columnas analí icas - Inyección: El bucle de 50 ~1 del inyec o Rheodyne se llenó con una je inga Hamil on - Flujo: 1 ml/mn Elución isoc á ica pa a la m-XDA ya de i a iz:ada: ampón os a o (1/15 M, pH 8), agua Milli-Q y me ano! (16:34:50) - De ección: - Fac o de a enuación: 16 (au oce o incluido) - Respues a: 4 ( iempo de espues a equi alen e RC (98% FS) de 2.8 s) 58 - Longi ud de onda de exci ación: 395 nm - Longi ud de onda de emisión: 480 nm - Vol aje del o omul iplicado : 750 V - A enuación del in eg ado : 4 4.2.2.- Rec as de calib ado: Se p epa a on soluciones s ock de BADGE (500 mg en 100 ml de e ahid o u ano) y m-XDA (500 mg en 100 ml de agua; ope ando en cáma a seca bajo una a mós e a de ni ógeno con silica gel como desecan e pa a e i a su ca bona ación). Una ez p epa adas, se almacenan en la oscu idad en el in e io de un igo í ico. Las soluciones de abajo de 1000 ~g/L se p epa an po dilución consecu i a de es as soluciones s ock: p ime o se diluyen 50 eces y después 100, con me anol o agua espec i amen e, según se a e de BADGE o m-XDA. Alícuo as de la solución de abajo de BADGE de 1, 2.5, 5, 10, 20 y 40 ml se lle an con me anol has a 50 ml pa a da concen aciones de 20 ~g/L (lími e de cuan i icación de la ec a de calib ado) a 800 supe io es la señal del !J. g/ L (a causa de que a de ec o se sa u a ni eles en las condiciones c oma og á icas mencionadas). Es as 6 nue as soluciones se u ilizan pa a la calib ación del BADGE ( igu a 18). 59 Alícuo as de la solución de abajo de m-XDA de 2.5, 5, 10, 15 y 25 ml se lle an con agua has a 50 ml. Es as 5 soluciones y una mues a de la solución de abajo se de i a izan como sigue: sob e 2 ml de la solución de la amina se añaden 0.4 ml de ampón os a o (1/15 M, pH 8) y 20 ~1 de una solución de luo escamina en ace ona (2 mg/ml), se agi a du an e 1 mn y se deja en eposo 10 mn. Pos e io men e se inyec an pa a ob ene la ec a de calib ado de la m-XDA ( igu a 18). En la igu a 19, se mues a un c oma og ama de un pa on de m-XDA de i a izada. 4.2.3.- T a amien o de los sis emas epoxi-amina: An es de comenza la ex acción, la in o mación sob e condiciones de cu ado es muy impo an e: Las o mulaciones epoxi-amina que no hayan cu ado comple amen e con ienen una g an can idad de compues os solubles. Es necesa io, po ello, p e-de e mina las óp imas condiciones de cu ado, es deci , iempo y empe a u a de cu ado pa a cada elación equi alen e epoxi-amina. Las condiciones de cu ado pa a la elación equi alen e 1:1 ue on ya es ablecidas (Paz e al., 1990) a 10 mn y 110 QC. Siguiendo la misma écnica con el DSC y FTIR, se encon ó que 16 mn a 80 QC pa a elaciones 1:2 y 90 mn a 50 QC pa a 1:3 p oducen esinas comple amen e cu adas. 60 Una mues a de al ededo de 200 mg de la o mulación epoxi-amina se a o como sigue: La mues a se ans ie e a un ma az de ondo cónico de 100 ml de capacidad y se añaden 20 ml de una mezcla clo o o mo-me anol (25:75). Se ajus a una columna de e lujo y la mues a se man iene en ebullición du an e 10 ho as. La mezcla, así como el me anol de enjuage, se il a sob e un ma az a o ado de 50 ml y se en asa con me anol. Pa a o mulaciones con elaciones BADGE/m-XDA de 1:2 y 1:3, el BADGE lib e se cuan i ica di ec amen e de es a solución. Si la elación es 1:1, se necesi a dilui 25 eces an es del análisis c oma og á ico. Pa a la de e minación de m-XDA lib e, en el caso de elaciones BADGE/m-XDA de 1:1, se diluye 25 eces con agua la solución ob enida as el e lujo' se de i a iza y se inyec a. Pa a elaciones de 1:2 y 1:3, se necesi a dilui con agua aún más la solucion an e io : 10 y 100 eces espec i amen e. Un c oma og ama así ob enido se puede e e lejado en la igu a 20. 4.2.4.- Cálculos: El con enido en BADGE lib e en la esina epoxi cu ada se calcula de la ó mula: 61 e X F R = ------- donde: W X 200 R = % de BADGE lib e en la esina cu ada e = concen ación de BADGE (~g/L) según la ec a de calib ado F = ac o de 25 (pa a BADGE/m-XDA = 1:1) o de 1 (pa a elaciones = 1:2 o 1:3) W = mg de esina epoxi cu ada u ilizados El con enido de m-XDA lib e se calcula de la misma ó mula. Aho a R es el % de m-XDA y F es un ac o de 25 (pa a elaciones equi alen es BADGE/m-XDA = 1:1), 250 (pa a 1:2) o de 2500 (pa a 1:3). 4.2.5.- P ecisión c oma og á ica (se incluye la de la de i a ización en el caso de la m-XDA): Una solución con una concen ación de 200 ppb (200 ~g/L) de BADGE en me anol se analizó 6 eces, ob eniéndose una des iación es ánda ela i a de ±3.4% (n=6). Po o o lado, pa a una concen ación de m-XDA en agua de 200 ppb se ob u o una des iación es ánda ela i a de ±5.7% (n=6). 62 4.2.6.- Recupe ación y p ecisión del mé odo: Se ha ealizado como a con inuación se de alla: Se diluye 100 eces con me anol la solución s ock de BADGE en e ahid o u ano. Y 200 eces con me anol, la solución s ock de m-XDA en agua. Se pipe ean en onces espec i amen e 5 y 10 ml de ambas soluciones (con 250 ~g de BADGE o m-XDA) y se mezclan con 5 ml de clo o o mo en un ma az de ondo cónico de 100 ml de capacidad. Se ac úa como en el a amien o de la mues a y, a con inuación, la solución me anól ica ob enida as el e lujo se di luye 25 eces con: - me anol pa a de e mina BADGE - agua pa a cuan i ica m-XDA. La concen ación inal de ambas soluciones es de 200 ppb. Los esul ados se mues an en la abla 9. En la abla 10, se encuen an los esul ados del análisis de BADGE y m- XDA lib es en dos di e en es clases de o mulaciones epoxi- amina con elaciones equi alen es BADGE/m-XDA de 1:1, 1:2 y 1:3. 63 4.2.7.- Lími es de de ección: La meno concen ación de BADGE obse able pa a una elación señal/ uido de 3 ue 5 ~g/L, mien as que pa a la m-XDA ue 20 ~g/L. Se comp obó expe imen almen e. 5.- Iden i icación de los p oduc os esul an es de la de i a ización de la m-XDA con luo escamina: 5.1.- Resumen: A causa de la oxicidad de las aminas como la m- Xylylenediamina usada como endu ecedo en e es imien os epoxídicos, es necesa io de ec a las a muy bajos ni eles, haciendo uso habi ualmen e de la de ección po luo escencia p e ia de i a ización. Como la de i a ización de la m-XDA con luo escamina da luga a dos picos en HPLC, se a a á de iden i ica los con la ayuda de TSP-MS. 5.2.- P ocedimien o: 5.2.1.- De i a ización p e-columna: A causa de la baja sensibilidad del de ec o de masas con elación al de luo escencia, se ha enido que ele a la concen ación de m-XDA, llegando incluso a encon a se és a 64 Sol en es más pola es que e ahid o u ano ales como me anol y die ilenglicol ienden a inhibi es a eacción de cuan i icación. Po ello, es os sol en es pola es se puede usa pa a pa a la eacción al dilui con ellos la solución de medida an es de la lec u a. 6.3.5.- Ciné ica: La ciné ica de la eacción se es udió a di e en es concen aciones de N,N-dime ilbencilamina a lo la go del ango lineal de la ec a de calib ado (14, 28 y 42 ~g/ml), ob eniéndose la g á ica de la igu a 23. No hay sólo un mecanismo ca alí ico pa a es a eacción como G o h y Walle be g (1966) sugie en. Los di e en es componen es colo eados ienen que se o mados a a és de pos e io es condensaciones con el de i ado de lo oglucinol, jun o con deace ilación. Es o pod ía explica po qué las aminas se unen a los p oduc os de eacción colo eados. 6.3.6.- P epa ación de la mues a: Se pesa on 500 mg, p e iamen e pul e izados, de o mulación epoxi-amina de elación equi alen e BADGE/m-XDA 1:3 y se disol ie on en 30 ml de e ahid o u ano, calen ando unos pocos minu os a 40 QC si uese necesa io. T as en ia , se il a a a és de papel de il o 71 (p e iamen e la ado con e ahid o u ano), se enjuaga con e ahid o u ano y inalmen e se en asa a 50 ml con el mismo disol en e. Se oman sucesi amen e 15 ml a 50 ml de e ahid o u ano y 10 ml a 50 ml con más THF. La solución de medida se ob iene lle ando 10 ml a 25 ml con el eac i o de colo . La abla 11 nos indica que hay o mación de aminas e cia ias polimé icas de ela i amen e bajo peso molecula en las o mulaciones BADGE/m-XDA de elación equi alen e 1:3 a los ni eles de 7.0±0.3% (n=3) exp esadas como N,N- dime ilbencilamina (amina come cial de es uc u a molecula simila a las aminas e cia ias o madas en la eacción de BADGE y m-XDA). 7.- De e minación de aminas secunda ias en sis emas BADGE/m- XDA de elación equi alen e 1:3: 7.1.- Resumen: Habiéndose de e minado el con enido de m-XDA lib e en elaciones equi alen es BADGE/m-XDA de 1:3 según el mé odo pues o a pun o pa a su con ol en sis emas epoxi-amina y, habiéndose de e minado po el mé odo an e io men e expues o los ni eles de aminas e cia ias exp esados como N,N- dime ilbencilamina en los sis emas de elación equi alen e 1:3; sólo es a conoce cuál se ía su con enido en aminas secunda ias. 72 7.2.- Cálculo: Pa a alcanza es e obje i o, se op ó po la u ilización de un mé odo clásico muy p eciso como es el mé odo de Kjeldahl pa a de e mina el ni ógeno o al en dichos sis emas 1:3, de al o ma que po di e encia con el ya conocido ni ógeno debido a ami nas p ima ias y e cia ias, se pueda llega a conoce el que iene su o igen en las aminas secunda ias. Po simili ud con el caso de las aminas e cia ias, es e ni ógeno secunda io se a a exp esa en una amina secunda ia de pa ecido es uc u al a las que se o iginan, de acue do con el mecanismo de Shech e e al. (1956). Es a pod ía se la N-me ilbencilamina. En la abla 13, se p esen an los esul ados ob enidos. 8.- De e minación de ni eles aza de BADGE en simu lan es acuosos de alimen os (acep ada pa a publicación en el Jou nal o AOAC): 8.1.- Resumen: Se desc ibe un mé odo pa a la de e minación de esiduos de BADGE en es simulan es acuosos de alimen os (ácido acé ico 3%(P/V), agua des ilada y e anol 15%(V/V)). El BADGE se ex ae con el uso de minicolumnas Sep-Pak C18 y se 73 concen a bajo una co ien e de ni ógeno. Su cuan i icación se ealiza po HPLC-Fluo escencia. La p ecisión ela i a de la c oma og a ía a ni eles de 200 ~g/L ue de 3.4%, el lími e de de ección del mé odo de 0.1 ~g/L y la ecupe ación de concen aciones de BADGE en el ango 1-8 ~g/L no ue signi ica i amen e dis in a del 100%, con des iaciones es ánda ela i as que a ían de 3. 5% a 5.9% dependiendo del simulan e conside ado. 8.2.- P ocedimien o pa a de ec a bajos ppb de BADGE en los simulan es: 8.2.1.- P epa ación de la mues a: Sólo se usa on mi nicolumnas nue as. Las mi nicolumnas Sep-Pak C18 se p epa a on pa a su uso as elui con me anol (5 ml) y agua doblemen e des ilada y desionizada (5 ml). Se eluyen a con inuación 50 ml del simulan e acuoso (ácido acé ico 3%(P/V), agua des ilada o e anol 15%(V/V)) a a és de una minicolumna limpia, usando una je inga de id io de 50 ml de capacidad y a un lujo de ap oximadamen e 3 ml/mn. La minicolumna se in ie e y se eluye en onces con me anol (3 ml) a un lujo de ap oximadamen e 1 ml/mn. El elua o se concen a a sequedad bajo una co ien e de ni ógeno y el esiduo se disuel e en me anol (1 ml) y se analiza po HPLC. 74 El con enido en BADGE se calcula de la ó mula: R = O. 02 x e, donde R es el con enido en BADGE de la mues a en ¡Jg/L; 0.02 es el ac o - de concen ación del p ocedimien o Sep-Pak (1 ml/50 ml = 0.02); y e es la concen ación (JJg/L) que esul a de la ec a de calib ado. 8.2.2.- Recupe ación y p ecisión del mé odo: Se p epa a on sob eca gas de BADGE en los di e en es simulan es acuosos a los ni eles de 1, 4 y 8 JJg/L diluyendo 50 eces con el simulan e ap opiado unas soluciones es ánda de 50, 200 y 400 JJg/L. Es os ensayos se epi ie on dos eces y los esul ados de es os expe imen os apa ecen ecogidos en la abla . La exac i ud del mé odo no es signi ica i amen e di e en e de 100 y la des iación es ánda ela i a del mé odo (%) a ía de ±3.5% a ±5.9% dependiendo del simulan e sob eca gado. 8.2.3.- Lími e de de ección del mé odo (concep o dis in o al de lími e de de ección de la calib ación): Si se conside a el ac o de concen ación del p ocedimien o Sep-Pak (50 ml de simulan e se concen an a 1 ml de me anol), el 1 ími e de de ección del mé odo es O .1 JJg/L (cincuen a eces meno que el lími e de de ección de la calib ación, que eco demos es de 5 JJg/L). Es o se ha 75 comp obado expe imen almen e sob eca gando un blanco a es os ni eles. De acue do ambién con es e ac o , el lími e de:1 cuan i icación del mé odo es de 0.4 ~g/L. 9.- Con ol de calidad de esinas epoxídicas des inadas al e es imien o de anques de p oduc os alimen icios: 9.1.- Resumen: Con los mé odos p opues os y siguiendo la no ma i a comuni a ia, se p e enden conoce los ni eles de mig ación global y especí ica (pa a BADGE, BFDGE y m-XDA) a que da ían luga alguno de los ipos de esinas epoxídicas. 9.2.- Cube as u ilizadas: Se diseña on pa a es os ensayos 2 cube as de id io que pe mi iesen es udia la mig ación de pin u as epoxídicas de acue do con la legislación igen e en la CEE. La p ime a se cons uyó adap ando un eac o al que se le ija on unos opes de id io en su base (4) y en sus la e ales (o os 4) de modo que sos u iesen, con la mínima supe icie de con ac o, 2 cí culos de id io de las siguien es dimensiones: 8.8 cm x 0.2 cm (el in e io ) y 9.3 cm x 0.2 cm (el supe io ). La supe icie de esina expues a a 125 ml de simulan e ue en onces de 2.575 dm2, elación simila a la 76 de 100 ml y 2 dm2 que ma ca la legislación. Asimismo la supe icie la e al de los cí culos de id io no excedió el 5% de la supe icie o al. La segunda cube a (más económica, pe o de igualmen e buenos esul ados) es básicamen e un pesa il os modi icado, con unos opes de id io que sos ienen unos c is ales de diáme o algo mayo : 9.0 y 9.5 cm espec i amen e. El olumen de simulan e que los cub e es ambién de 125 ml. Dichas cube as se pueden obse a en la igu a 24. 9.3.- Mig ación global: Se ha lle ado a cabo según los cánones de las Di ec i as de la CEE ya mencionadas, de al o ma que se han encon ado los esul ados de la abla 15. 9.4.- Mig ación especí ica: Se han de e minado BADGE, BFDGE y m-XDA. Los 2 p ime os se han cuan i icado en base a los p oduc os esul an es de su deg adación encon ados al cabo del ensayo, ya que como ales no apa ecen ni azas. Sin emba go, se ha u ilizado la calib ación de los diglicidil é e es pa a exp esa los en BADGE o en BFDGE, pues o que de ellos p o ienen. La amina ue de e minada po el mé odo ya expues o en el apa ado de 77 con ol de m-XDA en sis emas epoxi-amina. Todos los esul ados se encuen an en la abla 16. 10.- Iden i icación de los p oduc os de deg adación del BADGE, así como de las impu ezas exis en es en BADGE come cial: 10.1.- Resumen: A causa de la oxicidad de los componen es las esinas epoxi del ipo de los que o man bis enoles pa e de diglicidil é e es, se ha in en ado conoce los p o undamen e (conc e amen e el BADGE) en ma e ia de eac i idad, p oblemas analí icos, impu ezas, p oduc os de hid ólisis ... Pa a ello, se ha acudido p incipalmen e a la écnica de RP- HPLC-TSP-MS, con la in o mación adicional de los espec os ob enidos po FTIR. 10.2.- Ca ac e ización de bis enol A y su digl icidi 1 é e po RP-HPLC-TSP-MS: P epa ación de soluciones: Se disuel en po sepa ado 280 mg de bis enol A y su diglicidil é e en 100 ml de ace oni ilo. Y se mezclan 78 omando 1 ml de cada solución y lle ándolos a 25 ml con ace oni ilo. Análisis de HPLC: La ase mó il (ace oni ilo-ace a o amónico 0.1 M, 50:50 V/V), desgasi icada an es del uso y man enida bajo una co ien e de helio du an e el mismo, se ajus ó a un lujo de 1.00±0.01 ml/mn a a és de una columna de ace o (10 cm x 4.6 mm ID) con ase es aciona ia Sphe iso b C18 de 5 ¡Jm (B ownlee Labs, USA), man enida a una empe a u a de 25 QC. Se inyec a on 20 1-ll de la solución mezcla con una je inga Hamil on. Espec ome ía de masas: Se op imiza on las condiciones de la in e ace he mosp ay inyec ando de o ma di ec a 10 1-ll de la solución s ock de bis enol A: - Tempe a u a Con ol: 118 QC - Tempe a u a del Vapo izado : 212 QC - Tempe a u a de la Fuen e: 226 Q C - Vol aje del Repulsa : - 257 V -Modo de Ionización: desca ga 79 Los espec os de masas se egis a on desde la m/z= 160 amu a la m/z= 600 amu, p omediándose 2. Al con a io que el bis enol A, que se de ec a mejo en el modo de iones nega i os, el BADGE sólo se de ec a en el de iones posi i os. Las mejo es condiciones esul an es de la inyección di ec a de 10 ~l de su solución s ock son: - Tempe a u a de Con ol: 108 QC - Tempe a u a del Vapo izado : 196 QC - Tempe a u a de la Fuen e: 230 QC - Vol aje del Repulsa : + 145 V -Modo de ionización: desca ga Los espec os de masas se egis a on como pa a el bis enol A. 10.3.- Impu ezas del BADGE: Solución s ock: 240 mg de BADGE come cial en 25 ml de ace oni ilo. Análisis de HPLC: Elución en g adien e: las condiciones iniciales de ace oni ilo-ace a o amónico (50:50, V/V) se man u ie on du an e 10 mn. En 20 mn se alcanzó un 90% de ace oni ilo, 80 siendo A, B y e espec i amen e los % encon ados de BADGE, del p ime p oduc o iempo conside ado; de Ao. su deg adación y del el 100% de BADGE (% segundo, al de BADGE a iempo ce o); y Kl y K2, las cons an es de elocidad de los p ocesos de ape u a del p ime o y del segundo de los anillos oxi ano. Lo mismo sucede en el caso del BFDGE, pe o conside ando la suma de isóme os pa a cada p oduc o. Las ciné icas de deg adación en los dis in os simulan es se han es udiado a di e en es empe a u as: 40, 50 y 60 QC. De es os da os, se ha calculado la ida-media de los bis enoles diglicidil é e es en las di e en es condiciones ( abla 17). Aplicando la ley de A henius, se calcula on an o los ac o es p e-exponenciales como las ene gías de ac i ación pa a los dis in os sis emas ( abla 18). Con el modelo p opues o, se p edije on las cons an es de elocidad a la empe a u a de 70 QC en los dis in os simulan es. Las cu as ob enidas con és as se co eja on con los da os expe imen ales a dicha empe a u a a lo la go del iempo (exp esado en minu os). En las igu as 25 y 26, se puede obse a la bondad del ajus e de 2 o mas dis in as pe o elacionadas: expe imen ales y/u compa ando las cu as p edichas obse ando las endencias con de las los esiduales en e ambas. En la abla 19, apa ecen ecogidos los índices de e o pa a cada ajus e. 87 DISCUSION 1.- Con ol de bis enoles esiduales en esinas epoxídicas: Pa a alcanza bajos ni eles de de ección, se puede educi el ac o de a enuación del de ec o de luo escencia, aunque con ello ambién disminuya el ango lineal de la calib ación. El lími e in e io pa a es a educción iene condicionado po la luo escencia esidual de la ase mó il en las condiciones c oma og á icas: la señal no debe sa u a se, de modo que admi a un au oce o con una elación señal/ uido acep able. En la abla 20, se p esen an da os de ni eles esiduales de bis enoles de esinas epoxi no-cu adas. Pe mi e obse a cómo se op imizan las condiciones de sín esis enden es a minimiza sus concen aciones en la esina. 2.- Con ol de BADGE y m-XDA en sis emas epoxi-amina: Se hizo uso de una mezcla clo o o mo-me anol de 25:75 pa a ex ae BADGE y m-XDA de esinas epoxídicas cu adas. Fue Kwei (1963) quien eligió el clo o o mo, basándose en es udios de adso ción de apo es, pa a consegui un mayo hinchamien o de edes de es uc u as ue emen e en ec uzadas. Sin emba go, se hizo necesa ia una mayo p opo ción de me anol pa a e i a la al a eac i idad a la humedad y la endencia a o ma ca bona os de la m-XDA. 91 3.- Iden i icación de los p oduc os de de i a ización de la m-XDA con luo escamina: El in e és undamen al adica en la iden i icación del p oduc o menos pola que su ge de la de i a ización de m-XDA con luo escamina. En la igu a 27, se mues a el c oma og ama ob enido as la inyección de la mezcla de eacción. Iden i icación de los picos: P ime o: exceso de m-XDA. La igu a 28 mues a su espec o. In e p e ación: m/z 137 = [M + H]+ m/z 178 = [M + H(CH3CN)]+ m/z 273 = [2·M + H]+ Segundo: se co esponde al p oduc o de eacción de una molécula de m-XDA con una de luo escamina ( igu a 29). La igu a 30 mues a su espec o. In e p e ación: m/z 137 = es p obablemen e la es uc u a de la m-XDA p o onada, a causa de su al a concen ación en de i a ización y de la p oximidad de iempos de e ención. m/z 397 = [M -H20 + H]+ la m/z 498 = [M - H20 + CC2H5)3NH]+, ya que la a inidad p o ónica de la ie ilamina es mayo que la del amoníaco. 92 Te ce o: se co esponde al p oduc o de eacción de una molécula de m-XDA con dos de luo escamina ( igu a 29). La igu a 31 mues a su espec o. In e p e ación: m/z 137 = es p obablemen e la es uc u a de la m-XDA p o onada, a causa de su al a concen ación en la de i a ización y de la p oximidad de iempos de e ención. m/z 278 = + m/z 397 = + 93 m/z 498 = + m/z 657 = [M - 2·H20 + H]+ m/z 758 = [M - 2·H20 + (C2H5)3NH]+ 94 4.- De e minación de aminas e cia ias en sis emas BADGE/m- XDA de elación equi alen e 1:3: La de e minación calo imé ica iene en ajas sob e la luo imé ica. Aunque la es abilidad del eac i o se mejo a con la desecación del ácido malónico a 110 QC, con inúa siendo ines able po au ociclación del anhíd ido condensado mix o, lo que se de ec a an es con écnicas an sensibles como la espec o luo imé ica. De o a pa e, aunque an o las aminas p ima ias como secunda ias no eaccionan con el eac i o de ácido malónico y anhíd ido acé ico pa a o ma un aduc o luo escen e, su p esencia inhibe la señal de luo escencia que esul a de las ami nas e cia ias (Whi eside e al., 1987). Es o indica que las aminas p ima ias y secunda ias pueden causa una in e e encia nega i a (no de ec ada po colo ime ía) y que, pa a mezclas complejas, la eacción de luo escencia debe ía p ecede se de la sepa ación po c oma og a ía líquida de ase no mal. 5.- De e minación de aminas secunda ias en sis emas BADGE/m- XDA de elación equi alen e 1:3: Los esul ados ( abla 13) indican que, del 4.34% de ni ógeno o al exis en e en o mulaciones epoxi-amina de elación equi alen e 1:3, su dis ibución según p o enga de 95 ami nas p ima ias, secunda ias y e cia ias es de 1.70:1.91:0.73 o de 39:44:17 en po cen ajes ela i os al o al. 6.- De e minación de ni eles aza de BADGE en simulan es acuosos de alimen os: e a ho ne e al. ( 1986) usan olúmenes de agua de 500 ml. Es o esul a len o, además de engo oso. Po o o lado, en los ensayos de mig ación en el labo a o io se manejan meno es olúmenes. Además, el de ec o de luo escencia, po su mayo sensibilidad que el ul a iole a, es el ap opiado pa a de ec a bajos ni eles de BADGE. Es in e esan e esal a que el lími e de cuan i icación alcanzado en la calib ación ( igu a 32) iene a coincidi con el lími e de de ección del mé odo eque ido po la Di ec i a Comuni a ia (90/128/CEE), eniendo en cuen a que el lími e de de ección de la calib ación es oda ía 4 eces meno . Es os lími es de de ección y cuan i icación de la calib ación se educen po un ac o de 50 si se u iliza el p ocedimien o de concen ación con minicolumnas C18, que es de un 100% de exac i ud como se deduce del es " " de dos ías de la abla 14, que compa a el po cen aje de ecupe ación ob enido con el alo del 100% sin ene en cuen a el signo de la di e encia en e ambos. En la bibliog a ía e isada, no se 96 ha encon ado ningún in en o de de e minación del BADGE median e RP-HPLC-Fluo escencia en simulan es acuosos de alimen os as su mig ación a pa i de esinas epoxídicas. 7.- Con ol de calidad de esinas epoxídicas des inadas al e es imien o de anques de p oduc os alimen icios: 7.1.- Cube as u ilizadas: Las en ajas de las cube as diseñadas adican p incipalmen e en el bajo cos e de los c is ales a pin a con el ma e ial a ensaya (no se ía en able po ejemplo la célula Ma u i) o en que pueden u iliza se con odos los simulan es legislados po es a ab icadas a base de id io (algunas de aluminio no pueden u iliza se con soluciones de ácido acé ico). 7.2.- Mig ación global: Dado que en p incipio es os ma e iales epoxídicos se ían des inados a e es i anques de g an capacidad (> 10 L), la exp esión de esul ados en cuan o a la mig ación global ha de hace se en mg/dm2, siendo el máximo pe mi ido de 1 O m g/ dm2. De los esul ados expues os ( abla 1 S) puede comp oba se que dichos p oduc os es án legalidad. 97 den o de la 7.3.- Mig ación especí ica: También debe exp esa se en mg/dm2 si el en ase iene una capacidad supe io a 10 L según la Di ec i a 90/128/CEE, eniendo que di idi po 6 los lími es de mig ación especí ica en mg/Kg del Anexo II. El BADGE y la m-XDA se encuen an en la sección A de al Anexo con las siguien es es icciones: 0.020/6 mg/dm2 y 0.050/6 mg/dm2 espec i amen e. El BFDGE puede conside a se den o de la sección 8 en un g upo poco de inido que incluye polioles de i ados de enoles y bis enoles hid ogenados y/o condensados con los epoxialcanos y/o a ilepoxialcanos e en ualmen e halogenados, alcoxilados y a iloxilados, pa a el que no exis e de momen o es icción algun~ pues no hay es udios oxicológicos al espec o. En es e g upo pod ían inclui se ambién los p oduc os de i ados de la deg adación del BADGE y BFDGE. De acue do con los da os ob enidos ( abla 16), se ía la m-XDA la que da ía luga a la es icción en cuan o a la capacidad del anque cuya supe icie pod ía se e es ida con es a pin u a epoxídica. Es a end ía a se de 1000000 de li os po lo que en p incipio no se ía iable su u ilización; pe o (¡pe o!), de acue do de nue o con la Di ec i a 90/128/CEE, se pueden da has a 2 opo unidades más a la esina ( epi iendo los ensayos con la misma mues a 98 La mayo espues a ob enida pa a el bis enol F en la de ección de iones nega i os se puede explica po sus ca ac e ís icas ácidas ya que la ca ga nega i a del enola o se es abiliza en g an medida po esonancia. 9.2.- Isóme os del BFDGE: Ca ac e ización po RP-HPLC/TSP-MS: De la igu a 50, sólo se puede deduci que los 3 isóme os ienen el mismo peso molecula (312 amu). Los isóme os pueden se posicionales o qui ales (debido a la p esencia de 2 ca bonos asimé icos en la molécula de BFDGE y que p o ienen de la epiclo hid ina). Es a úl ima posibilidad ue echazada, pues o que sólo 2 picos apa ece ían en onces, ya que la mezcla acémica de enan ióme os no puede se c oma og á icamen e esuel a sin ases es aciona ias óp icamen e ac i as pues o que ienen las mismas p opiedades ísico-químicas. De o o lado, los enan ióme os RS y SR ep esen an la misma molécula dada la sime ía del BFDGE. Es la llamada o ma meso, sepa a se de la mezcla acémica po sus p opiedades ísico-químicas. 105 que ya puede di e en es Ca ac e ización po GC/MS: Del c oma og ama de gases en la igu a 51 y de los espec os de sus co espondien es picos ( igu as 52 y 53), se puede co obo a la p esencia de los 3 isóme os posicionales del BFDGE, así como la p esencia de una pequeña impu eza que esul ó se BADGE, como se demues a del c oma og ama de gases de BADGE de al a pu eza ( igu a 54). Ca ac e ización po RP-HPLC-Fluo escencia: El p omedio de elación de á eas ob enidas po HPLC- Fluo escencia pa a los 3 isóme os es de 3:5:2. Es o es á de acue do con la elación de isóme os OO:OP:PP, asumiendo pa a ello un endimien o O:P de ap oximadamen e 60:40 en la sus i ución a omá ica elec o ílica de o maldehido en el enal pa a ob ene bis enol F· ' ya que, aunque hay 2 posiciones o o po cada 1 pa a en cada molécula de enal, las p ime as es án más impedidas es é icamen e. El p ime pico en elui se ía el isóme o 00; el segundo, el OP; el e ce o, el PP. Es a a i mación se e co obo ada po que la pola idad desciende en es a se ie, al igual que desciende la de los compues os que eluyen de una columna Cl8. Además, el aumen o en la es abilidad del ion molecula (312 amu) a lo la go de la se ie de isóme os pod ía explica se po la disminución p og esi a de la ensión espacial. 106 9.3.- P oduc os de hid ólisis del BFDGE: En la igu a 55, se obse an los c oma og amas de BFDGE ob enidos as su hid ólisis en ácido acé ico al 3%(P/V), agua des ilada y e anol al 15%(V/V). En los 3 apa ecen los mismos p oduc os de hid ólisis: en o den de elución, el más pola co esponde a la ape u a de sus dos anillos epoxídicos con la consiguien e o mación de dos al a- glicoles (a iempos la gos de deg adación es el único que apa ece y, como se obse a de su espec o de in a ojos ( igu a 56)' han desapa ecido o almen e las bandas indica i as de g upos epoxi); mien as que el siguien e en pola idad co esponde a la ape u a de sólo uno de los anillos epoxídicos pa a o ma ambién un al a-glicol. In e p e ación de espec os: P ime o ( igu a 57), p oducido po ape u a de ambos anillos epoxi: m/z 181 = m/z 348 = [M H20 + NH4]+ m/z 366 = [M + NH4]+ 107 Segundo ( igu a 58), po ape u a de sólo un anillo: m/z 163 = m/z 181 = m/z 330 = [M -H20 + NH4]+ m/z 348 = [M + NH4]+ 10.- Es udio de deg adación de BADGE y BFDGE en simulado es acuosos de alimen os: De la abla 17, donde se encuen an los da os de ida media de los bis enoles diglicidil é e es, se puede deduci que el BADGE se deg ada más apidamen e que el BFDGE; aunque, en el simulan e a base de ácido acé ico, sus idas medias son más pa ecidas e incluso llega a se mayo la del BADGE a la empe a u a de 40 QC. Como lo que se haya legislado es el ni el de es os bis enoles diglicidil é e es y no el de es os p oduc os de deg adación (si es os, como pa ece, son menos óxicos dado que la oxicidad de es e ipo 108 de p oduc os es á en buena medida elacionada con la eac i idad del anillo epoxídico), esul a ía lógico u iliza en la o mulación aquel que se deg ade más ápidamen e en cada simulan e. En el caso que nos ocupa, las eacciones de deg adación de los diglicidil é e es anscu en a a és de un in e media io, al igual que en el pa de eacciones consecu i as de p ime o den siguien e: Kl K2 A -------> 8 -------> e Las ca ac e ís icas de es e ipo de eacciones se ecaban es ableciendo las ecuaciones de elocidad pa a la o mación y descomposición de las es especies. A se desin eg a a una elocidad Kl·A: dA/d = -Kl·A El in e media io 8 aumen a g acias a la desin eg ación de A, pe o ambién disminuye al desin eg a se en el p oduc o C: d8/d = Kl·A-K2·8 109 Finalmen e, e se o ma po desin eg ación de 8: de/d = K2·8 Se supone que al p incipio sólo hay A y que su concen ación es en onces Ao. La p ime a de las es ecuaciones de elocidad co esponde a una desin eg ación exponencial y, po an o, la concen ación de A sigue A = A0 .EXP(-K1· ) Si se inse a es e esul ado en la ecuación 8 y se impone la condición 8o=O, se llega a 8 = Ao·(K1/(K2-K1))·(EXP(-K1· )-EXP(-K2· )) La igu a 25 mues a que la concen ación del in e media io se ele a desde ce o has a un máximo y luego uel e a ce o a medida que A se ago a y e domina en la mezcla. La concen ación de e puede ob ene se inse ando la solución pa a 8 en su ecuación di e encial. Aunque és a es una ía bas an e di ec a, exis e una u a más simple que se 110 encuen a econociendo que las concen aciones es án elacionadas pe manen emen e po A+B+C = Ao Se deduce que C puede ob ene se di ec amen e de las soluciones pa a A y 8: C = Ao·(1-(K2/(K2-K1))·EXP(-K1· )+(K1/(K2-Kl))·EXP(-K2. )) En la igu a 25, se e cómo la concen ación de p oduc o c ece has a alcanza su alo inal Ao, cuando odo A se ha con e ido en C. Los cocien es de cons an es de elocidad pa a los p ocesos de ape u a de los anillos epoxídicos, K1/K2 ( igu a 59), ienen una g an impo ancia p ác ica y ponen de mani ies o el di e en e compo amien o del BADGE y BFDGE. Así, mien as a elación K1/K2 bajas empe a u as (313 K) (p óxima a 1.5) es de ensayo, la p ác icamen e independien e del eac i o usado y de la na u aleza química de los dos glicidil é e es; sin emba go, con el aumen o de la empe a u a ambos p oduc o siguen caminos di e en es. Mien as que pa a el BADGE, en medio acé ico, la elación de cons an es disminuye endiendo a 1, en p esencia de agua y solución alcohólica el cocien e de cons an es aumen a. 111 In e samen e el BFDGE p esen a una disminución de la elación K1/K2 pa a los 3 simulan es. De acue do con la es uc u a química de un diglicidil é e , las es uc u as de i adas se co esponden con: OH OH . . CH3CH20 CH 3 CH 20 . . ·K· 1 ··~.. C H 2 ¿:CH20 R CH3CH20H K2 OH OH . . OH OH . . ¿HH 2 d:cH 2 0>-~R.,__~ecHd:H¿HH 2 Las cons an es de acidez de ácido acé ico, e anol y agua ( Kacé ico> Ke anol >K agua) elacionan la posibi 1 idad de la ape u a del anillo en medio acé ico a a és de hid ógenos ac i os. En el caso del agua y del e anol, la o mación de aduc os ácido/base (Na a, 1945; Na a y Simone a, 1945; Na a y Man ica, 1952; Gold, 1952; Weibull y Nycande , 1954; Gee e al., 1959; Gee e al., 1959; Gee e al., 1961) explica ía la disminución de la cons an e del segundo p oceso K2 en e a K1, básicamen e po 112 conside aciones es é icas, aunque na u almen e es el comp omiso ácido-impedimen o es é ico el de e minan e. Así el p oceso epoxi-agua es en el cual K2 pie de su mayo signi icado. En el caso del BFDGE, el compo amien o en medio acé ico es simila al caso an e io , mien as que con los o os eac i os el mecanismo es el con a io. Además, de las conside aciones acidez- eac i idad an e io men e a adas, sin duda elaciones K1/K2 < 1 no ienen signi icado ísico. Su jus i icación end ía dada po la di e encia de sime ía molecula . En el BADGE: ambos anillos epoxídicos son simé icos con espec o al ca bono cua e na io. Mien as que en el BFDGE: 113 dicha sime ía no exis e (n=0.1), lo cual implica di e en es eac i idades de los dos anillos con espec o al mismo eac i o y p obablemen e con la empe a u a. Es e hecho se pone de mani ies o en los ac o es de ecuencia ob enidos; siendo, en la p ác ica o alidad (excep o pa a la K2 del agua), in e io es pa a el BFDGE que pa a el BADGE. Las elaciones de las cons an es de elocidad Kl/Kl y K2/K2 pa a los p ocesos de deg adación ela i os BADGE-BFDGE ( igu a 60) mues an que no exis en g andes di e encias de eac i idad en e es as moléculas, lo cual implica ía que si el BADGE se encuen a en las lis as posi i as, po qué no ha de es a ambién el BFDGE. De las g á icas ( igu a 25) que ep esen an espec o al iempo (en minu os) los ajus es de las cu as del modelo en e a los da os expe imen ales, así como de las que ep esen an las di e encias o esiduales en e ambos casos ( igu a 26), se puede deduci que los ajus es son peo es pa a el caso de los simulan es a base de e anol, especialmen e pa a el BFDGE. De la abla 19, en la que se encuen an los po cen ajes de índice de e o en e la eo ía y la p ác ica, se deduce que la cu a que ep esen a la ciné ica de p ime o apa ición y después desapa ición del p ime p oduc o de deg adación es po egla gene al la peo es imada. Sin emba go, las condiciones c oma og á icas son óp imas como se puede comp oba en la igu a 61. 114 ACITELLI M. A.; PRIME R. B.; SACHER E. (1971). Polyme , 12, 335-343. ACS Subcommi ee on En i onmen al Analy ical Chemis y (1980). Anal. Chem., 52, 2242-2249. ALBERT, GER PAT. 1, 199, 497. ANDERSON H. C. (1960). SPE J., 16, 1241. ASTM Commi ee on S anda ds (1968). F 34-68. 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Commission Di ec i e (18 de Oc ub e de 1982) que es ablece las no mas de base necesa ias pa a la e i icación de la mig ación de los cons i uyen es de los ma e iales y obje os de ma e ia plás ica des inados a es a en con ac o con p oduc os alimen icios (82/711/CEE). OJEC (O icial Jou nal o he Eu opean Communi ies) No. L 372/14 (31 de Diciemb e de 1985). Commission Di ec i e (19 de Diciemb e de 1985) po la que se de e mina la lis a de simulan es que se deben u iliza pa a con ola la mig ación de los componen es de los ma e iales y obje os de ma e ial plás ico de inados a en a en con ac o con los p oduc os alimen icios (85/572/CEE). OJEC (O icial Jou nal o he Eu opean Communi ies) No. L 75/19 (21 de Ma zo de 1990). Commission Di ec i e (23 de Feb e o de 1990) ela ing o plas ics ma e ials and a icles in ended o come in o con ac wi h oods u s (90/128/CEE). 130 OLE IN I K E. F. Epoxy Ami ne Ne wo ks in he Gl aus S a e. S uc u e and P ope ies. DUSEK K., pp. 71-94. PAQUIN A. M. (1958). 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