Identification of Components of Polymer Extracts by Gas Chromatography with EI and CI High Resolution Time-of-Flight Mass Spectrometry

Význam tématu

Analytická charakterizace polymerních extraktů je klíčová pro zajištění kvality, detekci zbytkových monomerů, degradantů, přísad nebo kontaminantů. Vysoká selektivita a přesnost hmotnostního rozlišení umožňuje detailní profilaci i stopových složek, což je nepostradatelné v průmyslové kontrole a výzkumu materiálů.

Cíle a přehled studie

Studie se zaměřila na komplexní identifikaci komponent polymerního extraktu pomocí kombinace plynové chromatografie s elektronovým nárazovým ionizačním zdrojem (GC-EI) a chemickou ionizací (GC-CI) ve spojení s vysoce výkonnou časově-of-flight hmotnostní spektrometrií (HR-TOFMS). Cílem bylo překonat omezení nominální hmotnostní detekce a nespolehlivé library search pouze z EI dat.

Použitá metodika

Vzorek polymeru byl extrahován 2 g pelet acetonitrilem při 37 °C po dobu 24 hodin. Následovalo filtrování skrze PTFE filtr a analýza GC-EI pro knihovní srovnání fragmentů a HR-CI s 5 % NH3 v metanu pro potvrzení molekulových iontů. Parametry chromatografie zahrnovaly kolonu Restek Rxi-5Sil MS (30 m × 0,25 mm × 0,25 µm) a teplotní program 60 °C (2 min) → 190 °C (10 °C/min, 1 min) → 250 °C (50 °C/min, 10 min).

Použitá instrumentace

• Plynový chromatograf Agilent 7890 s autosamplerem 7693
• Kolona Restek Rxi-5Sil MS (30 m × 0,25 mm × 0,25 µm)
• HRT TOF hmotový analyzátor LECO Pegasus GC-HRT
• Ionizační zdroje: EI (70 eV, 250 °C) a CI (140 eV, 225 °C)
• Reakční plyn CI: 5 % NH3 v metanu
• Rozlišení RFWHM = 25 000, rozsah m/z 50–650 (EI), 180–1400 (CI), rychlost akvizice 6 spekter/s

Hlavní výsledky a diskuse

EI data umožnila identifikovat methylované cyklosiloxany D4–D8 s průměrnou hmotnostní odchylkou 0,92 ppm, zatímco větší homology D9 a D10 postrádaly fragment [M–CH3]+. HR-CI spektra potvrdila detekci cyklosiloxanů D11–D17, butylovaného hydroxytoluenu, diisokyanátu a dilaktonů s průměrnou odchylkou 0,43 ppm. Extrahované iontové chromatogramy (XIC) a dekonvoluovaná spektra Peak True poskytla spolehlivé potvrzení molekulových iontů i u složitějších sloučenin.

Přínosy a praktické využití metody

Integrované použití EI a CI s vysokým rozlišením TOF poskytuje komplexní profilaci i stopových složek v polymerních matricích. Metoda umožňuje spolehlivou identifikaci přísad, degradantů a potenciálních kontaminantů, což je nezbytné pro QA/QC, vývoj nových materiálů a forenzní analýzy.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozvoj rozsáhlejších databází vysokorozlišovacích spekter, automatizované dekonvoluce a implementace chemometrických algoritmů. Kombinace GC×GC, ambientních ionizačních technik či integrace s umělou inteligencí povede k hlubší a rychlejší analytické charakterizaci složitých vzorků.

Závěr

Kombinace GC-EI a GC-CI s high-res TOFMS umožnila detailní a spolehlivou identifikaci více než 20 složek polymerního extraktu. Využití pseudomolekulárních iontů a vysoké hmotnostní přesnosti překonal omezení standardní nominální detekce a poskytl cenné informace pro průmyslovou i výzkumnou praxi.