PYROLYSIS-GC×GC-MS FOR EASIER AND MORE EFFECTIVE ANALYSIS OF ADDITIVES IN POLYPROPYLENE (PP)

Význam tématu

Pyrolytická spektrometrie s plynovou chromatografií v režimu dvou dimenzí (Py-GC×GC-MS) nabízí mimořádnou schopnost oddělovat a detekovat stopové přísady v polymerních materiálech. U polymérů, jako je polypropylen (PP), jsou antioxidanty a stabilizátory často přítomny v nízkých koncentracích a jejich analýza standardní jednorozměrnou GC-MS bývá komplikovaná kvůli překrytí signálů s hlavní matricí.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo ukázat možnost snadné a spolehlivé detekce dvou komerčně významných antioxidantů (Irganox 1010 a Irgafos 168) v PP vzorcích s rozdílným zastoupením těchto aditiv. Jako modelové vzorky byly zvoleny materiály A (Irganox 1010: 0,025 % w/w; Irgafos 168: 0,11 % w/w) a B (Irganox 1010: 0,08 % w/w; Irgafos 168: 0,1 % w/w).

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky byly analyzovány v následujících podmínkách:

• Pyrolýza při 750 °C po dobu 15 s.
• Přímé napojení pyrolyzéru na dvourozměrný systém GC×GC-MS.
• Sekundární modulační intervaly umožňující vysokou separační kapacitu.

Data byla zpracována softwarem GC Image, což zajišťuje rychlou integraci špiček a automatizované porovnání se spektrálními knihovnami.

Použitá instrumentace

• CDS 5200 Pyroprobe – pro kontrolovanou tepelnou dekompozici vzorku.
• Agilent 7890B GC – kapalinový chromatograf pro první dimenzi separace.
• Zoex ZX2 termální modulator – pro druhou dimenzi dvourozměrné chromatografie.
• Agilent 5975C MSD s trojosým detektorem – pro akvizici hmotnostních spekter.
• GC Image – software pro vyhodnocení 2D pyrogramů a automatickou identifikaci markerů.

Hlavní výsledky a diskuse

Dvourozměrné pyrogramy výrazně zvýšily rozlišení aromatických fragmentů aditiv od hlavních alifatických degradantů PP. Vzorky A i B umožnily jednoznačně lokalizovat charakteristické fragmenty Irganox 1010 a Irgafos 168 i při koncentracích kolem 250 ppm. Díky redukované koeluci byly získány čisté masové spektra, která byla úspěšně přiřazena pomocí NIST knihovny. Metoda zároveň umožnila detekci dalších, dosud neznámých stabilizátorů a vedlejších produktů pyrolýzy.

Přínosy a praktické využití metody

• Automatizovaná detekce cílových aditiv bez nutnosti náročné dekonvoluce.
• Vyšší citlivost a spolehlivost identifikace díky čistým spektrům.
• Možnost obecného screeningu polymerních vzorků na širokou škálu přísad a vedlejších produktů.
• Časová úspora v rutinních kontrolních laboratořích a optimalizace QA/QC procesů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozvoj vyšších modulačních frekvencí a zrychlení akvizičního cyklu pro vysokoprůchodové analýzy. Integrace pokročilých algoritmů strojového učení pro automatickou klasifikaci spekter umožní ještě sofistikovanější screeningy a prediktivní hodnocení stability polymerů. Metodu lze rovněž rozšířit na další typy polymerů a složité směsi aditiv.

Závěr

Py-GC×GC-MS prokázala významnou výhodu při analýze stopových polymerních aditiv ve srovnání s klasickým jednorozměrným přístupem. Vysoké rozlišení a kvalitní spektra zajišťují spolehlivou a rychlou identifikaci cílových látek i odhalených neočekávaných komponent. Metoda představuje cenný nástroj pro akademický i průmyslový výzkum, stejně jako pro rutinní kontrolní procesy.