Characterization of Paint from Art Work Using Automatic Reactive Pyrolysis in the OPTIC-4 Inlet

Význam tématu

Analýza složení uměleckých barev je klíčová pro restaurátorské a vědecké účely. Identifikace pojidel, pryskyřic a pigmentů pomáhá odhalit technologii tvorby díla, jeho stáří a stav zachování. Metoda THM-GC/MS umožňuje přímo zpracovat malé pevné vzorky a převést polarni makromolekuly na měřitelné deriváty vhodné pro plynovou chromatografii s hmotnostní spektrometrií.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo ověřit využitelnost termicky asistované hydrolýzy a methylace (THM-GC/MS) v kombinaci s OPTIC-4 vícemódovým inletem pro charakterizaci složitých směsí odvozených z malířských vrstev. Důraz byl kladen na opakovatelnost měření a kvalitu kvantitativních dat.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky směsí ultramarínové modři v lněném oleji, syntetické akrylátové pryskyřice PARALOID™ B-82, rostlinné pryskyřice (sandarac, mastic, křídová pryskyřice, arabská guma) a sušené vaječné bílky byly mleté a umístěné v mikrovialkách. K reakci byl přidán roztok tetramethylamoniového hydroxidu v methanolu. Analýza probíhala na chromatografu s hmotnostním spektrometrem podle následujících podmínek:

• Injektor: OPTIC-4 v pyrolytickém režimu
• GC-MS: GCMS-QP2010 Ultra (Shimadzu)
• Autosampler: AOC-5000 Plus (Shimadzu)
• Kolona: TC-5 MS, 30 m × 0,25 mm, tloušťka filmu 0,25 μm
• Profil THM: hydrolýza 40 → 100 °C, methylace 100 → 550 °C

Hlavní výsledky a diskuse

Chromatogram celkového iontového proudu odhalil komplexní míchání komponent:

• Acrylici potvrzená přítomností monomerů methylmethakrylátu a ethylakrylátu.
• Lněný olej detekovaný glycerolem a estery mastných kyselin (mono- a di-karboxylové kyseliny).
• Amber (sandarac) identifikovaný dimethylestery sukcinové kyseliny a hydroxidy sandaracopimarové.
• Rostlinné pryskyřice (mastic a další triterpenoidní deriváty).

Opakovatelnost metody byla ověřena desítkou opakovaných analýz se zbytkovou relativní směrodatnou odchylkou 2,1 – 8,9 % pro vybrané analytické signály.

Přínosy a praktické využití metody

THM-GC/MS v OPTIC-4 inletu nabízí několik výhod:

• Minimální množství vzorku a přímá analýza pevných látek.
• Účinné převádění polar-ních makromolekul na zdravé deriváty pro GC.
• Vysoká opakovatelnost a kvantifikační robustnost užívané instrumentace.

Budoucí trendy a možnosti využití

Rozvoj mikroinjektorů a optimalizace THM-profilů povede k dalšímu snížení množství potřebného vzorku a k vyšší selektivitě detekce. Kombinace s pokročilou datovou analýzou (chemometrie, strojové učení) může umožnit automatizované rozpoznávání pryskyřic a pojidel v historických vrstvách.

Závěr

Studie potvrdila, že automatická termicky asistovaná hydrolýza a methylace v OPTIC-4 inletu představuje spolehlivý a citlivý nástroj pro komplexní charakterizaci barev a pojidel v uměleckých dílech. Metoda přináší vysokou opakovatelnost, citlivost při minimálním odběru vzorku a širokou škálu detekovaných látek.

Reference

• Shimadzu Corporation. LAAN-J-MS-E036, First Edition November 2011.