Analysis of Brominated Flame Retardants and Phthalate Esters In Polymers Under the Same Conditions Using a Pyrolysis GC-MS System (1) − PBBs and PBDEs −

Význam tématu

V posledních letech vzrostla potřeba spolehlivých postupů pro stanovení nejen regulovaných polybromovaných bifenylů (PBB) a difenyléterů (PBDE) podle směrnice RoHS, ale i dalších bromovaných zpomalovačů hoření a ftalátových esterů. Tato problematika je klíčová pro kontrolu kvality polymerních materiálů v elektronice, stavebnictví a automobilovém průmyslu, kde je nutné zajistit bezpečnost, recyklovatelnost a shodu s předpisy.

Cíle a přehled studie

Hlavním cílem studie bylo vyvinout jediný analytický protokol pro souběžné stanovení PBB, PBDE, dalších bromovaných zpomalovačů hoření (TBBPA, HBCDD, bis(pentabromofenyl)ethan) a běžných ftalátových esterů v polyethylenových a polypropylenových vzorcích. Metoda využívá vícenásobnou pyrolyzu a kombinované skenování a SIM měření (FASST) na systému EGA/PY-3030D Multi-Shot Pyrolyzer spojeném s GCMS-QP2010 Ultra.

Použitá metodika

Vzorky PE (ERM®-EC590) a PP (ERM®-EC591) obsahující bromované přísady byly připraveny jako 0,5 mg pilin. Pyrolýza probíhala v režimu vícenásobného rampování teploty (200→300→340 °C). Chromatografické oddělení zajistila kolona Ultra ALLOY-PBDE (15 m × 0,25 mm, df 0,05 µm) s teplotním programem 80→300 °C. Analytické rozlišení a senzitivitu zvýšilo simultánní měření scan/SIM (m/z 50–1000) s definovanými kanály pro jednotlivé homologické řady (skupiny 1 a 2).

Použitá instrumentace

• Pyrolyzer: EGA/PY-3030D Multi-Shot Pyrolyzer
• GC-MS: GCMS-QP2010 Ultra
• Kolona: Ultra ALLOY-PBDE, 15 m × 0,25 mm I.D., df = 0,05 µm
• Nosič plynu: helium, konstantní lineární rychlost 52,1 cm/s
• Režim vstřiku: split 1:50, teplota 320 °C
• Měřící režim: FASST (simultánní Scan/SIM)

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda umožnila oddělení a kvantifikaci členů řad tetra- až deca-BDE, deca-BB, TBBPA a HBCDD během 16 minut. Celkové iontové chromatogramy a SIM chromatogramy pro PE a PP ukázaly dobré rozlišení jednotlivých homologů s výraznými špičkami při charakteristických m/z hodnotách. Simultánní měření zvýšilo citlivost a zkrátilo dobu analýzy.

Přínosy a praktické využití metody

• Umožňuje komplexní screening bromovaných zpomalovačů hoření a ftalátů v jednom běhu
• Zrychluje kontrolu jakosti a podporuje dodržování legislativních limitů
• Snižuje nároky na přípravu vzorků a obnovu analytického vybavení

Budoucí trendy a možnosti využití

Využití lze rozšířit o stanovení dalších organických přísad, integraci s vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrií či automatizovanou kalibraci. Potenciál má také adaptace na recyklační procesy plastů a sledování kontaminantů v biologických matricích.

Závěr

Popsaná pyrolytická GC-MS metoda nabízí univerzální, citlivý a rychlý nástroj pro komplexní stanovení bromovaných zpomalovačů hoření a ftalátových esterů v polymerech. Výrazně usnadňuje laboratorní workflow při dodržování bezpečnostních a environmentálních norem.

Reference

• Application Data Sheet LAAN-J-MS-E047, Shimadzu Corporation, First Edition June 2012