Material Characterization of 3D Printing Polymers Using Pyrolysis GC/MS
Příručky | | Frontier LabInstrumentace
V oblasti aditivní výroby je znalost složení a vlastností polymerních materiálů klíčová pro zajištění kvality součástí, optimalizaci procesních parametrů a vývoj nových filamentů či pryskyřic. Pyrolytická analýza spojená s GC/MS (Py-GC/MS) umožňuje rychlou a bezpřípravkovou charakterizaci termoplastů a termosetů, identifikaci monomerů, oligomerů i typických přísad. Tento přístup nahrazuje úmorné vícekrokové extrakce a filtrace a minimalizuje riziko kontaminace a variabilitu mezi operátory.
Hlavním cílem textu je představit metodiku Py-GC/MS jako univerzální nástroj pro analýzu širokého spektra polymerů používaných v 3D tisku: od běžného PLA až po vysoce výkonné materiály jako PEI, PEEK, Polyfenylensulfid či kompozity pryskyřic na křemičitém proppantu. Studie demonstruje sekvenční analýzu pomocí Evolved Gas Analysis (EGA), termodesorpce (TD), flash pyrolyze a Heart-Cutting (HC), doplněnou softwarovým vyhledávacím systémem F-Search.
Analýza probíhá ve dvou krocích:
Klíčové přístroje:
Py-GC/MS úspěšně rozlišil následující systémy:
Py-GC/MS poskytuje:
Pyrolytická GC/MS analýza je univerzálním a vysoce informativním přístupem ke komplexnímu porozumění strukturálnímu složení a složení aditiv polymerních materiálů používaných v 3D tisku. Kombinace EGA, TD, flash Py a Heart-Cut, podpořená robustní softwarovou podporou F-Search, umožňuje rychlé, spolehlivé a detailní profilování polymerů bez rozsáhlé přípravy vzorků.
GC/MSD, Termální desorpce, Pyrolýza
ZaměřeníMateriálová analýza
VýrobceFrontier Lab
Souhrn
Význam tématu
V oblasti aditivní výroby je znalost složení a vlastností polymerních materiálů klíčová pro zajištění kvality součástí, optimalizaci procesních parametrů a vývoj nových filamentů či pryskyřic. Pyrolytická analýza spojená s GC/MS (Py-GC/MS) umožňuje rychlou a bezpřípravkovou charakterizaci termoplastů a termosetů, identifikaci monomerů, oligomerů i typických přísad. Tento přístup nahrazuje úmorné vícekrokové extrakce a filtrace a minimalizuje riziko kontaminace a variabilitu mezi operátory.
Cíle a přehled studie / článku
Hlavním cílem textu je představit metodiku Py-GC/MS jako univerzální nástroj pro analýzu širokého spektra polymerů používaných v 3D tisku: od běžného PLA až po vysoce výkonné materiály jako PEI, PEEK, Polyfenylensulfid či kompozity pryskyřic na křemičitém proppantu. Studie demonstruje sekvenční analýzu pomocí Evolved Gas Analysis (EGA), termodesorpce (TD), flash pyrolyze a Heart-Cutting (HC), doplněnou softwarovým vyhledávacím systémem F-Search.
Použitá metodika a instrumentace
Analýza probíhá ve dvou krocích:
- Evolved Gas Analysis (EGA): řízený ohřev vzorku z 100 až 800 °C (20 °C/min) v inertní atmosféře a kontinuální detekce evolvovaných komponent v GC/MS.
- Specifické režimy (TD, flash Py, HC): na základě termogramu EGA se vybírají teplotní zóny pro izolaci nízkomolekulárních látek (TD do 300 °C) anebo makromolekulárních fragmentů (Py při 500–700 °C) a eventuálně se vytváří tzv. Heart-Cut řezy.
Klíčové přístroje:
- Frontier Multi-Shot Pyrolyzer (model PY-3030D)
- GC/MS s ventilovým adaptérem pro rychlou výměnu kolonek
- Autosampler AS-1020E a selektivní sampler SS-1010E pro Heart-Cutting
- MicroJet Cryo-Trap pro zaostření nízkobodových látek
- Software F-Search s knihovnami polymerních pyrolyzátů a přísad
Hlavní výsledky a diskuse
Py-GC/MS úspěšně rozlišil následující systémy:
- PLA: chrakteristické pyrolyzáty laktidu, PLA monomer a absence neznámých aditiv.
- Epoxy: trosložitý EGA termogram se zónami rozkladu plastifikátorů (zón A), hlavního monomeru bisfenolu A (zóna B) a segmentů z tužidel (zóna C).
- PDMS: degradace od 460 °C do 660 °C a identifikace řetězcových frakcí D3–D8, vedlejší stopové DBP.
- PPE, PPS, PEI, PEEK, PC, Nylon 12 aj.: EGA definovala dekompoziční teploty (viz intervaly 300–700 °C) a flash pyrolyza potvrdila přítomnost monomerů, dimerů, trimerů a typických aditiv.
- Polymerní směsi (Nylon 6/PPS) a termoreaktivní povlaky proppantu: Heart-Cutting oddělila rozkladové zóny každé složky, zajišťující dešet konkrétních polymerů a přísad.
Přínosy a praktické využití metody
Py-GC/MS poskytuje:
- Analýzu bez nutnosti náročné chemické přípravy a bez rozpouštědel.
- Vysokou opakovatelnost díky pevnému řízení teploty mikropece.
- Komplexní profilování termodynamických zón degradace polymeru.
- Citlivou detekci směsných systémů a stopových aditiv.
- Rychlou identifikaci složení s pomocí softwaru F-Search.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Integrace strojového učení pro autopilota rozpoznání vzorů termogramů a pyrogramů.
- Rozšíření knihoven F-Search o nové biopolymery, kompozity a reaktivní pyrolyzáty.
- On-line monitoring konečných výrobních procesů aditivní výroby.
- Vývoj reaktivní pyrolyzy pro studium modifikací povrchu a crosslinkingu.
- Miniaturizace a přenositelnost systému pro v-lab a průmyslové aplikace v reálném čase.
Závěr
Pyrolytická GC/MS analýza je univerzálním a vysoce informativním přístupem ke komplexnímu porozumění strukturálnímu složení a složení aditiv polymerních materiálů používaných v 3D tisku. Kombinace EGA, TD, flash Py a Heart-Cut, podpořená robustní softwarovou podporou F-Search, umožňuje rychlé, spolehlivé a detailní profilování polymerů bez rozsáhlé přípravy vzorků.
Reference
- Material Characterization of 3D Printing Polymers Using Pyrolysis-GC/MS, Frontier Lab Application Note
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Rubber and Plastic Materials Characterization Using Micro Furnace Multi Mode Pyrolysis GC/MS
2020|Frontier Lab|Příručky
Rubber and Plastic Materials Characterization Using Micro-Furnace Multi-Mode Pyrolysis-GC/MS 1 Copyright © 2020 Frontier Laboratories Ltd. Why Pyrolysis-GC/MS? Manufacturers are always seeking new technologies and developments that increase production efficiency and the quality of the produced parts. Many analytical protocols…
Klíčová slova
frontier, frontierlab, labrubber, rubberega, egapyrolysis, pyrolysisadditives, additivesthermal, thermalpvc, pvcdnop, dnopwrap, wrapdehp, dehpzone, zonedesorption, desorptionphthalates, phthalatesnbr
Material Characterization in the Automotive Industry Using Multi-Mode Pyrolysis GC/MS
|Frontier Lab|Příručky
Material Characterization in the Automotive Industry Using Multi-Mode Pyrolysis GC/MS: A COMPREHENSIVE GUIDE FOR PYROLYSIS GCMS TECHNIQUE AND ITS USE IN THE AUTOMOTIVE INDUSTRY Table of Contents Why Pyrolysis GC/MS? 1 Analytical Problems & Pyrolysis-Based Solutions 2 Polymer Processing 4…
Klíčová slova
frontier, frontierega, egalab, labrubber, rubberpolycarbonate, polycarbonatepyrolysis, pyrolysisresin, resinpbt, pbtpolybutylene, polybutylenereactive, reactivecurable, curableterephthalate, terephthalatethermal, thermalanalysis, analysisdegradation
Solving Analytical Problems using Multi-functional Pyrolyzer®
|Frontier Lab|Příručky
Solving Analytical Problems ® ® using Multi functional Pyrolyzer Multi-functional Version Version 1.3 1.3 - Polymer processing - Forensic - Energy - Additives - Coatings - Elastomers - Adhesives - Inks and paints - Paper and fibers - Consumer products…
Klíčová slova
ega, egazone, zonepyrolyzer, pyrolyzeracid, acidobtained, obtainedink, inkadditives, additivesfrom, fromthermal, thermalshot, shottmsh, tmshtmah, tmahanalyzed, analyzedunknown, unknownirradiation
How to Kickstart Your Micro- and Nanoplastics PY-GC/MS Analysis
2022|Shimadzu|Aplikace
No. SSI-GCMS-2201 Gas Chromatography Mass Spectrometry No. GCMS-2201 How to Kickstart Your Micro- and Nanoplastics PY-GC/MS Analysis ■ Abstract Plastic pollution is a global concern impacting shorelines and freshwater bodies across the world. One of the analytical techniques used to…
Klíčová slova
pyrolyzate, pyrolyzatepyrolyzates, pyrolyzatesega, egashot, shotpolymer, polymercharacteristic, characteristicsingle, singlemps, mpsidentification, identificationpolymers, polymerstrimer, trimerstyrene, styrenepyrolyzer, pyrolyzereach, eachabs