Combined Thermal-Desorption and Pyrolysis GC Using a PTV Injector. Part II: Polymer Characterization
Aplikace | | GL SciencesInstrumentace
Analýza polymerních materiálů je klíčová pro kontrolu kvality a výzkum v průmyslu i akademii. Kombinace tepelně řízené desorpce a pyrolytického rozkladu s plynovou chromatografií nabízí možnost rozdělit komplexní směsi plastů na jednotlivé složky, identifikovat přítomné přísady a odvodit strukturu polymerních řetězců. Takový přístup zvyšuje citlivost metody a rozšiřuje rozsah detekovaných molekul vysoké i nízké hmotnosti.
Cílem studie bylo vytvořit a ověřit jednoduché a cenově dostupné řešení pro vícestupňovou tepelnou desorpci a pyrolytickou analýzu polymerních vzorků uvnitř programovatelného PTV injektoru. Testované vzorky obsahovaly komerční směs polybutylentereftalátu a polycarbonátu s přísadami jako stabilizátory a uvolňovací činidla. Studium bylo zaměřeno na:
Pro rozdělení analýzy byly zvoleny čtyři teplotní plateau 200, 320, 500 a 600 °C. Nižší úrovně odhalily zbývající monomery, rozpouštědla a velmi těkavé aditiva. Střední teplota 320 °C zachytila produkty transesterifikačních reakcí mezi PBT a PC a migraci stabilizátorů. Při 500 °C se objevily klíčové oligomerní produkty rozkladu a charakteristické pyrolytické fragmenty. Na 600 °C proběhla kompletní pyrolytická dekompozice zbytkového polymeru. Komparativní vyhodnocení chromatogramů čistých složek a směsi umožnilo spolehlivě přiřadit identifikované špičky jednotlivým komponentám v komplexním vzorku. Reprodukovatelnost relativních ploch špiček byla lepší než deset procent RSD.
Metoda přináší tyto hlavní výhody ul>Eliminace teplé přenosové linky snižuje ztráty vysokomolekulárních sloučenin Víceúrovňová teplotní desorpce umožňuje selektivní extrakci různých frakcí vzorku Jednoduchá integrace do stávající GC výbavy bez nutnosti specializovaných modulů Relativně nízké náklady na pořízení a provoz oproti dedikovaným pyrolyzérům
Vývoj metody může zahrnovat propojení s hmotnostní spektrometrií pro přesnější strukturální vzorce, automatizaci vícestupňového programu a adaptaci teplotních profilů pro různé typy polymerních směsí. Další směřování lze očekávat v odhalování stopových kontaminant a v online monitoringu polymerizačních procesů.
Navržená vícestupňová kombinace tepelné desorpce a pyrolytického GC v jednom PTV injektoru poskytuje robustní, citlivé a cenově efektivní řešení pro komplexní charakterizaci polymerních materiálů a jejich přísad. Metoda zvyšuje informativní hodnotu analýzy a nabízí široké možnosti aplikačního nasazení v kvalitativních i kvantitativních studiích.
GC, Termální desorpce, Pyrolýza
ZaměřeníMateriálová analýza
VýrobceShimadzu, GL Sciences
Souhrn
Význam tématu
Analýza polymerních materiálů je klíčová pro kontrolu kvality a výzkum v průmyslu i akademii. Kombinace tepelně řízené desorpce a pyrolytického rozkladu s plynovou chromatografií nabízí možnost rozdělit komplexní směsi plastů na jednotlivé složky, identifikovat přítomné přísady a odvodit strukturu polymerních řetězců. Takový přístup zvyšuje citlivost metody a rozšiřuje rozsah detekovaných molekul vysoké i nízké hmotnosti.
Cíle a přehled studie
Cílem studie bylo vytvořit a ověřit jednoduché a cenově dostupné řešení pro vícestupňovou tepelnou desorpci a pyrolytickou analýzu polymerních vzorků uvnitř programovatelného PTV injektoru. Testované vzorky obsahovaly komerční směs polybutylentereftalátu a polycarbonátu s přísadami jako stabilizátory a uvolňovací činidla. Studium bylo zaměřeno na:
- Optimalizaci teplotních úrovní desorpce a pyrolytického rozkladu
- Identifikaci přísad a vedlejších produktů degradace
- Hodnocení potenciálu metody pro rutinní charakterizaci polymerních směsí
Použitá instrumentace
- Gas chromatograf Shimadzu 17A s možností zahřívání až na 450 °C
- Programovatelný PTV injektor OPTIC 600 s maximální teplotou 600 °C a skleněnou fritou
- Analytický sloupec Ultimetal HT Simdist 10 m × 0,25 mm × 0,15 µm
- Detektor FID udržovaný na 435 °C
- Kryogenní refokusní past na kapalném dusíku
- Systém řízení konstantního průtoku a databázový software Perkin Elmer Nelson 1022
- Termogravimetrické měření na přístroji Perkin Elmer Series 7
Hlavní výsledky a diskuse
Pro rozdělení analýzy byly zvoleny čtyři teplotní plateau 200, 320, 500 a 600 °C. Nižší úrovně odhalily zbývající monomery, rozpouštědla a velmi těkavé aditiva. Střední teplota 320 °C zachytila produkty transesterifikačních reakcí mezi PBT a PC a migraci stabilizátorů. Při 500 °C se objevily klíčové oligomerní produkty rozkladu a charakteristické pyrolytické fragmenty. Na 600 °C proběhla kompletní pyrolytická dekompozice zbytkového polymeru. Komparativní vyhodnocení chromatogramů čistých složek a směsi umožnilo spolehlivě přiřadit identifikované špičky jednotlivým komponentám v komplexním vzorku. Reprodukovatelnost relativních ploch špiček byla lepší než deset procent RSD.
Přínosy a praktické využití metody
Metoda přináší tyto hlavní výhody ul>
Budoucí trendy a možnosti využití
Vývoj metody může zahrnovat propojení s hmotnostní spektrometrií pro přesnější strukturální vzorce, automatizaci vícestupňového programu a adaptaci teplotních profilů pro různé typy polymerních směsí. Další směřování lze očekávat v odhalování stopových kontaminant a v online monitoringu polymerizačních procesů.
Závěr
Navržená vícestupňová kombinace tepelné desorpce a pyrolytického GC v jednom PTV injektoru poskytuje robustní, citlivé a cenově efektivní řešení pro komplexní charakterizaci polymerních materiálů a jejich přísad. Metoda zvyšuje informativní hodnotu analýzy a nabízí široké možnosti aplikačního nasazení v kvalitativních i kvantitativních studiích.
Reference
- H G Barth J W Mays Modern Methods of Polymer Characterization Wiley Sons New York 1991 kapitola 1
- J Haslam H A Willis Identification and analysis of plastics Van Nostrand Company London 1965
- V G Berezkin V R Alishoyev I B Nemirovskaya Gas chromatography of Polymers Elsevier Amsterdam 1991
- S A Liebman T P Wampler E J Levy Sample Introduction in Capillary Gas chromatography Vol 1 P Sandra Huethig Verlag Heidelberg 1985 kapitola 9
- M Wandel H Tengler Die Analyse von Weichmachern Springer Verlag Berlin 1967
- T H M Noij Trace Analysis by Capillary Gas chromatography Thesis Eindhoven University of Technology 1988
- M Pellow Jarman M Hetem Plast Rubber Compos Process Appl 23 1995 41
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Characterization of Polymers by Multi-Step Thermal Desorption/Programmed Pyrolysis Gas Chromatography Using a High Temperature PTV Injector
|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Application Note No. 042 Characterization of Polymers by Multi-Step Thermal Desorption/Programmed Pyrolysis Gas Chromatography Using a High Temperature PTV Injector Mark H.P.M. van Lieshout*, Hans-Gerd Janssen, and Carel A. Cramers Eindhoven University of Technology, Laboratory of Instrumental Analysis, P.O. Box…
Klíčová slova
polymers, polymersthermal, thermalpyrolysis, pyrolysisdesorption, desorptiontga, tgastep, stepcharacterization, characterizationtemperature, temperatureblend, blendtemperatures, temperaturesdegradation, degradationptv, ptvtransfer, transferpbt, pbtpotentials
Combined Thermal-Desorption and Pyrolysis GC Using a PTV Injector. Part I: Theory and Practicle Aspects
|Shimadzu|Technické články
Application Note No. 024 Combined Thermal-Desorption and Pyrolysis GC Using a PTV Injector. Part I: Theory and Practicle Aspects Mark van Lieshout*, Hans-Gerd Janssen and Carel Cramers, Laboratory of Instrumental Analysis, Eindhoven University of Technology, P.O. Box 513, 5600 MB…
Klíčová slova
pyrolysis, pyrolysisthermal, thermaldesorption, desorptionptv, ptvpotentials, potentialsrock, rockgeological, geologicalinteresting, interestinginside, insidetemperatures, temperatureswidely, widelysamples, samplesgeochemical, geochemicalcracking, crackingcheap
Programmed-temperature vaporiser injector as a new analytical tool for combined thermal desorption-pyrolysis of solid samples Application to geochemical analysis
1997|Shimadzu|Aplikace
Application Note No. 041 Journal of Chromatography A, 764 ( 1997) 73-84 Programmed-temperature vaporiser injector as a new analytical tool for combined thermal desorption-pyrolysis of solid samples Application to geochemical analysis Mark P.M. van Lieshout ª,*, Hans-Gerd Janssen ª, Carel…
Klíčová slova
pyrolysis, pyrolysisrock, rockdesorption, desorptionptv, ptvthermal, thermalobtained, obtainedpyrograms, pyrogramsdesorptionpyrolysis, desorptionpyrolysiskerogen, kerogenexperiments, experimentsdesorbed, desorbedtemperature, temperaturesource, sourceoil, oilprogrammed
Applications of PTV Injectors for Problem Solving in the Petrochemical Industry Part 1:- Thermal Desorption with GC and GC-MS
|Agilent Technologies|Aplikace
Application Note No. 039 Applications of PTV Injectors for Problem Solving in the Petrochemical Industry Part 1:- Thermal Desorption with GC and GC-MS 1 J.S. Lancaster, 1T.P. Lynch, 1A K Grosser, and 2P.G. McDowell 1 Hull Research & Technology Centre,…
Klíčová slova
ptv, ptvplasticisers, plasticiserspolyethylene, polyethylenepvc, pvcdesorption, desorptiondiup, diupphthalate, phthalateoxygenated, oxygenateddup, dupthermal, thermalflue, fluefilm, filmprogramme, programmeinjection, injectioninjectors