热解气相色谱/质谱(GC-MS)

热解气相色谱/质谱(热解-GC-MS)是一种分析工具,用于表征传统GC-MS无法分析的各种聚合物和复合材料。热解-GC-MS的基本概念并不复杂,但高度敏感。将样品引入加热环境,并分解成较小的稳定片段/组分(又名热解物)进行分析。然后以与传统GC-MS相同的方式对热解产物进行色谱分离。与传统的GC-MS类似,片段利用化合物对“固定相”(具有特殊涂层的固体载体)的固有亲和力进行分离。一旦热解产物被分离,数据就会由高技能的专家进行分析,他们可以对数据进行去卷积和解释,随后提供有关原始材料的有用信息和见解。

为了进行彻底的调查,必须以非常具体的方式设置热解温度程序。当样品被引入热解装置时,它会在惰性气氛中立即从环境温度加热到所需温度。这种快速加热提供了可重复的结果。如果需要额外的测试,将测试样品在惰性气氛中冷却至室温,然后重新编程热解装置。可以进行几种不同的实验,下面将对其进行解释。

GC-MS分析类型

  • 单次热解-GC-MS:单次注射在单一温度下运行,通常>500°C(取决于被检查的材料)。样品的温度以<20毫秒的温度速率迅速升高以破坏键。这样做是为了表征原始样品。
  • 双射热解:通常在低温(80-350°C)和高温(500-800°C)下运行。较低的温度分析称为热解吸步骤。此步骤可用于检查低分子量组分(单体、低聚物等)、添加剂和残留溶剂。较高的温度允许较高分子量的物品(例如交联材料或整个聚合物主链)完全碎裂。
  • 逸出气体分析(EGA):这是通过将样品放入低温下的热解装置中来运行的。然后以设定的升温速率将炉子升至高温。然后检查从样品中排出/逸出的组分。进行此测试是为了确定所需组件的温度范围。然后,可以将热解-GC-MS设置为所需的温度范围,以便对所鉴定的化合物进行更深入的研究。作为旁注,热重分析(TGA)也可用于帮助确定热解-GC-MS的温度分析曲线。
  • 低温(通常被认为是<350°C)热解吸:该测试将针对需要添加剂,残留溶剂或其他废气成分但不需要聚合物识别的产品进行。
  • 反应热解-GC-MS:某些类别的化合物,例如聚酯,具有复杂的热解混合物(即许多降解产物等)。这些复杂的混合物使得数据的解释变得困难,如果不是不可能的话。当使用衍生化技术时,当样品在热解室中时会发生化学反应,从而更容易解释衍生化产物。
  • Heart Cut-EGA GC-MS (HC-EGA-GC-MS):当在高度复杂的基质中寻找特定成分或需要复杂系统的完整组成时,此方法非常有用。心切热解涉及使用EGA技术分离所需的洗脱时间(即区域)。然后对仪器进行编程,以隔离由EGA识别的每个指定区域。然后对每个区域进行单独分析。该技术允许检查一个峰下可能包含多种组分但在常规热解GC-MS分析过程中不明显的区域。虽然这种技术非常有用,但会增加分析的复杂性和时间。
  • 定量热解-GC-MS:这将在使用其他技术无法确定存在的量的组分上完成。一个示例组件是低ppm添加剂(例如Irganox,Irgafos等),橡胶中的FAME组件,邻苯二甲酸盐以及许多其他化合物。
  • 热解 GC-MS 具有低温捕集功能。在引入GC-MS之前,使用液氮对热解产物进行低温捕获。这样做是为了缩小色谱带并提高检测限。

热解-GC-MS 几乎消除了对传统 GC-MS 所需的各种样品制备技术的需求(无需提取、稀释、浓缩样品、各种化学反应、加热/冷却等)。样品可以在“接收”状态下进行分析,除非它们属于需要反应式热解-GC-MS的类别。

GC-MS理想用途

  • 聚合物鉴定
  • 添加剂识别
  • 组分的定性和定量分析
  • 不适合直接GC-MS的材料

GC-MS优势

  • 可以检测不适合传统GC-MS的材料和化合物
  • 能够研究从纯体系到多嵌段聚合物的聚合物结构
  • 微克样品用于分析
  • 减少样品制备

GC-MS局限性

  • 非同质样本可能具有不同的结果
  • 不能检测大多数无机成分
  • 热解-GC-MS是一种破坏性技术

GC-MS技术规格

  • 检测限:由被分析的组分决定 – 在 ppm 范围内看到的大多数组分
  • 温度范围:30°C 至 800°C
  • 升温速率:从 1°C/分钟到 100°C/分钟
  • 氮气吹扫环境

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