Tutup Btn

Pilih tapak Serantau Anda

Tutup

Perisian Analisis Polimer Definitif !!

Memvisualisasikan data spektrum jisim yang rumit dan mempercepatkan perkongsian maklumat!

Ciri-ciri

Analisis Kendrick Mass Defect (KMD) dan aplikasinya kepada polimer sintetik

Analisis Kendrick Mass Defect (KMD) ialah kaedah yang dicadangkan oleh Edward Kendrick pada tahun 1963 [1] yang masih digunakan hari ini dalam bidang petrokimia. Dalam spektrometri jisim, jisim tepat yang diperolehi oleh spektrometer jisim resolusi tinggi menggunakan sistem unit dengan jisimnya 12C ialah 12.0000 u, manakala jisim Kendrick (KM) menggunakan sistem unit CH2 = 14.00000. Adalah mungkin untuk mengklasifikasikan puncak spektrum jisim campuran yang sangat kompleks terutamanya terdiri daripada hidrokarbon, seperti minyak mentah, mengikut tahap ketidaktepuan hidrokarbon dan kehadiran atau ketiadaan heteroatom.

Institut Sains dan Teknologi Perindustrian Termaju Negara (AIST) dan JEOL Ltd. telah berjaya menggunakan prinsip kaedah kecacatan jisim Kendrick untuk analisis spektrum jisim resolusi tinggi polimer [2]. Dalam kes ini, KM ditakrifkan supaya jisim tepat monomer, yang merupakan unit berulang, ialah integer. Mencipta plot Kendrick Mass Defect (KMD) membolehkan anda memvisualisasikan jenis dan bilangan polimer dalam spektrum jisim kompleks tanpa menetapkan puncak spektrum jisim individu. Baru-baru ini, kaedah KMD Asas Pecahan, Kaedah Baki KM, dsb. telah dicadangkan sebagai teknologi berkaitan yang boleh digunakan untuk analisis polimer dalam julat jisim yang luas, dan untuk analisis struktur polimer oleh MS/MS. Teknologi KMD ini bukan sahaja memendekkan masa yang diperlukan untuk analisis polimer, tetapi juga memudahkan perkongsian maklumat.

[1] E. Kendrick, Dubur. Kimia. (1963) 35, 2146–2154.
[2] H. Sato et. al, J. Am. Soc. Spektrom Jisim. (2014) 25, 1346-1355

Bagaimana Polimer Muncul pada Plot KMD

Memahami cara polimer kelihatan pada plot KMD dan KMR (Kendrick Mass Remainder) akan memudahkan analisis. Paksi mendatar plot KMD ialah bahagian integer KM, atau KM nominal, dan paksi menegak ialah KMD, iaitu perbezaan antara KM nominal dan KM. Dalam analisis KMD, satu monomer perlu ditetapkan terlebih dahulu. Puncak spektrum jisim polimer yang terdiri daripada monomer itu diselaraskan selari dengan paksi mendatar pada plot KMD. Oleh kerana nilai KMD bergantung pada kumpulan akhir, dalam kes sampel campuran homopolimer dengan kumpulan hujung yang berbeza, berbilang siri yang disusun secara mendatar di sepanjang paksi mendatar boleh diperhatikan. Plot KMR boleh digunakan untuk campuran polimer homolog dengan kumpulan hujung yang berbeza. Paksi mendatar ialah baki KM nominal dibahagikan dengan jisim nominal monomer. Polimer dengan kumpulan hujung yang sama diagregatkan pada satu titik, dan homopolimer dengan kumpulan hujung yang berbeza, yang sukar untuk dibezakan pada plot KMD, boleh dikenal pasti dengan mudah.

plot KMD

Satu siri yang terdiri daripada monomer yang ditentukan dibariskan selari dengan paksi mengufuk.
Visualisasi jenis polimer / taburan berat molekul.

plot KMR

Satu siri yang terdiri daripada monomer dan kumpulan akhir yang sama diagregatkan menjadi satu titik.
Siri yang sukar dipisahkan dengan plot KMD boleh dikenalpasti.
Oleh kerana taburan berat molekul tidak dapat divisualisasikan, ia digunakan dalam kombinasi dengan plot KMD.

Polimer yang terdiri daripada monomer yang berbeza daripada monomer yang ditentukan boleh dikenal pasti dengan mudah kerana ia disusun dalam garis lurus pepenjuru pada plot KMD. Untuk kopolimer, sebagai contoh, dalam kes sistem binari, dua jenis monomer membentuk unit pembentuk. Jika salah satu daripadanya ditentukan, taburannya akan selari dengan paksi mendatar, dan taburan monomer yang lain akan disusun secara menyerong. Memandangkan setiap monomer mempunyai taburan, ia digambarkan dalam plot KMD sebagai grid selari.

Untuk campuran spesies polimer yang berbeza

Apabila monomer tertentu ditentukan, polimer yang terdiri daripada monomer itu berbaris selari dengan paksi mengufuk, dan polimer lain berbaris menyerong.

Untuk kopolimer binari

Oleh kerana setiap dua monomer mempunyai taburan, corak grid terbentuk.

Analisis kumpulan akhir polimer dengan menggunakan MALDI-TOFMS resolusi jisim tinggi

Dengan menggunakan msRepeatFinder pada spektrum jisim yang diukur oleh siri MALDI-TOFMS, JMS-S3000 SpiralTOF™ resolusi jisim ultra tinggi, campuran homopolimer dengan kumpulan hujung yang berbeza boleh diasingkan dan dikumpulkan. Ia juga mungkin untuk mencari dan mengumpulkan titik pada plot KMD dengan menyatakan komposisi kumpulan akhir. Keamatan ion relatif dan nilai indeks polimer dikira untuk siri berkumpulan seperti yang ditunjukkan dalam jadual.
Dalam contoh di bawah, plot KMD menunjukkan bahawa terdapat sekurang-kurangnya empat siri dengan kumpulan akhir yang berbeza. Dengan menggunakan plot KMR (Kendrick Mass Remainder), adalah mungkin untuk mengesahkan bahawa sebenarnya terdapat lima siri.

Spektrum jisim MALDI, plot KMD dan plot KMR bagi campuran polietilena oksida dengan kumpulan hujung yang berbeza

Jumlah Intensiti Jumlah Intensiti (%) No. purata daripada
molekul
berat
Purata berat
daripada molekul
berat
Penyebaran Monomer Tamatkan kumpulan
α
Tamatkan kumpulan
ω
Tambah
ion
Caj Tidak purata
tahap
pempolimeran
Purata berat
tahap
pempolimeran
Penyebaran
(tahap
pempolimeran)
1 826378 61.26 1092.769 1109.324 1.015 C2H4O H OH Na 1 23.89 24.28 1.016
2 239802 17.78 1434.544 1453.005 1.013 C2H4O C12H25 OH Na 1 27.832 28.323 1.018
3 174958 12.97 1347.449 1365.068 1.013 C2H4O C16H33 OH Na 1 24.581 25.079 1.02
4 90119 6.68 1371.922 1387.459 1.011 C2H4O C18H37 OH Na 1 24.5 24.949 1.018
5 17689 1.31 1280.546 1291.183 1.008 C2H4O C18H35 OH Na 1 22.47 22.783 1.014

Penjelasan struktur kumpulan akhir daripada pengukuran jisim yang tepat menggunakan resolusi jisim ultra tinggi MALDI-TOFMS dan ukuran MS/MS (spektrum jisim ion produk)

msRepeatFinder boleh menentukan komposisi unsur ion daripada jisim tepat yang diukur. Keputusan yang diperoleh untuk komposisi unsur kumpulan akhir untuk kumpulan ④ ditunjukkan. 4 calon mempunyai komposisi unsur yang sama, tetapi darjah pempolimeran yang berbeza. Maklumat yang diperoleh daripada spektrum jisim ion produk digunakan untuk mengecilkan calon. Apabila puncak di m/z 23 diperhatikan dalam spektrum jisim ion produk, ion prekursor diiktiraf sebagai ion tambah Na. Kehilangan neutral ciri menunjukkan bahawa saiz satu kumpulan hujung adalah kira-kira 254 u manakala satu lagi adalah agak kecil. Akibatnya, kita boleh menganggarkan bahawa ia adalah polietilena oksida yang mempunyai kumpulan akhir C18H37/OH.

Tiada. Tamatkan formula komposisi kumpulan Monomer n Ion tambah Massa DBE Ralat jisim
(modulus; mDa)
Ralat jisim
(mDa)
Ralat jisim
(modulus; ppm)
Ralat jisim
(ppm)
C16H34 C2H4O 22 Na 1217.83200 -0.5 2.2767 -2.2767 1.8695 -1.8695
C18H38O C2H4O 21 Na 1217.83200 -0.5 2.2767 -2.2767 1.8695 -1.8695
C20H42O2 C2H4O 20 Na 1217.83200 -0.5 2.2767 -2.2767 1.8695 -1.8695
C22H46O3 C2H4O 19 Na 1217.83200 -0.5 2.2767 -2.2767 1.8695 -1.8695

Spektrum jisim ion keluaran dan plot RKM kumpulan ④

Deisotop

Fungsi penyahisotopan memudahkan plot KMD, KMR, dan RKM dengan mengagregatkan keamatan ionik puncak isotop kepada puncak monoisotop.
Tambahan pula, oleh kerana keamatan ion diagregatkan pada puncak monoisotop, pengaruh perbezaan dalam corak isotop bergantung pada berat molekul dihapuskan, menjadikannya lebih mudah untuk memahami secara intuitif taburan berat molekul.

Spektrum jisim MALDI bagi campuran standard PMMA
(Kuning: sebelum nyahisotop Biru: selepas nyahisotop)

Plot KMD bagi campuran standard PMMA
(Atas: sebelum nyahisotop Bawah: selepas nyahisotop)

Analisis kopolimer dengan menggunakan MALDI-TOFMS resolusi tinggi

Adalah penting untuk menggunakan resolusi jisim tinggi untuk menganalisis kopolimer, yang terdiri daripada dua atau lebih spesies monomer. Peleraian jisim ultra tinggi MALDI-TOFMS boleh memisahkan banyak puncak ion isobarik (yang mempunyai jisim nominal yang sama tetapi jisim tepat berbeza) pada spektrum jisim. Oleh kerana spektrum jisim kopolimer adalah rumit, adalah tidak praktikal untuk menetapkan puncak satu demi satu. Analisis KMD menggunakan msRepeatFinder memungkinkan untuk memvisualisasikan taburan spesies polimer. Di bawah ialah contoh analisis kopolimer blok EO-PO. Spektrum jisim yang diperbesarkan menunjukkan bahawa puncak yang berjarak kurang daripada 0.03 u jelas dipisahkan oleh resolusi jisim yang tinggi. Memvisualisasikan spektrum jisim menggunakan plot KMD (unit asas: PO), kekisi dilihat mencerminkan taburan PO pada paksi mendatar dan taburan EO dalam arah pepenjuru.
Selain itu, plot KMD Asas Pecahan memberikan visualisasi siri polimer yang lebih jelas daripada plot KMD konvensional.

Spektrum jisim kopolimer blok EO-PO

Plot KMD (kiri) / Plot KMD asas pecahan (kanan)

Daripada pola pada plot KMD, adalah mungkin untuk mengetahui nisbah dua monomer yang terkandung dalam kopolimer binari, atau perbezaan dalam proses sintetik kopolimer. Di bawah ialah spektrum jisim dan plot KMD (unit asas: PO) dua kopolimer EO-PO dengan berat molekul purata yang lebih kurang sama. Sebilangan kecil homopolimer PO telah dikesan pada spektrum jisim dan plot KMD bagi kopolimer blok PO-EO-PO. Ini dianggap sebagai salah satu bukti bahawa sampel ini adalah kopolimer blok, kerana sisa homopolimer EO atau PO dalam kopolimer EO-PO terpolimer secara rawak tidak mungkin diberikan proses mensintesis kopolimer.

Sebaliknya, bagi kopolimer rawak EO-PO, plot KMD menunjukkan taburan berangka bagi monomer EO adalah luas. Di samping itu, dengan menentukan kumpulan akhir, plot DP (darjah pempolimeran) boleh dijana, dan nisbah molar dan nisbah berat EO dan PO boleh dikira. Nisbah berat kopolimer blok PO-EO-PO adalah sesuai dengan nilai yang diterbitkan. Adalah mungkin untuk menganggarkan nisbah komposisi EO/PO bagi kopolimer rawak EO/PO yang nisbah EO/POnya tidak didedahkan.

Spektrum Jisim kopolimer rawak EO-PO dan kopolimer blok PO-EO-PO

Plot KMD bertindan bagi kopolimer rawak EO-PO dan kopolimer blok PO-EO-PO

Plot DP kopolimer rawak EO-PO

Nisbah molar % Nisbah berat %
EO PO EO PO
79.8 20.2 75.0 25.0

Plot DP kopolimer blok EO-PO

Nisbah molar % Nisbah berat %
EO PO EO PO
46.8 53.2 40.1 59.9

Analisis pembezaan 2 sampel polimer

Analisis pembezaan kumpulan akhir dan taburan berat molekul sampel polimer adalah sangat penting untuk memeriksa kemerosotan sampel, perbezaan antara lot pengeluaran, dan perbezaan dalam proses sintesis. msRepeatFinder (pilihan) boleh melakukan analisis pembezaan dua sampel. Di bawah ialah contoh aplikasi yang digunakan untuk analisis degradasi polietilena tereftalat. Bahagian kiri bawah menunjukkan spektrum jisim sebelum dan selepas degradasi. Sebelum degradasi, oligomer kitaran, dan selepas degradasi, siri yang mempunyai kumpulan akhir COOH/COOH diperhatikan sebagai komponen utama masing-masing. Dalam melakukan analisis pembezaan, setiap sampel diukur tiga kali. Bahagian bawah kanan ialah hasil analisis pembezaan yang ditunjukkan dalam plot KMD. Merah menunjukkan puncak yang lebih kuat sebelum degradasi, manakala hijau menunjukkan puncak yang lebih kuat selepas degradasi. Di samping itu, plot gunung berapi boleh dibuat untuk mengesahkan komponen yang berbeza dengan kepentingan statistik antara 2 sampel.

Spektrum jisim sampel PET sebelum dan selepas degradasi

Plot KMD hasil analisis pembezaan

Plot gunung berapi hasil analisis pembezaan

Pengenalpastian bahan tambahan dalam polimer dengan FD (desorption medan)

Fungsi carian senarai kompaun mencari kehadiran sebatian yang disenaraikan dalam senarai kompaun menggunakan corak jisim dan isotop yang tepat. Senarai kira-kira 400 bahan tambahan polimer yang biasa digunakan disertakan. Contoh di bawah menunjukkan hasil pencarian bahan tambahan polimer daripada spektrum jisim FD bagi ekstrak pelarut produk polipropilena komersial yang diukur menggunakan JMS-T2000GC AccuTOF™ GC-Alpha. Kalis api (No. CAS 21850-44-2) dan antioksida (No. CAS 6683-19-8) ditemui.
Senarai kompaun boleh dibuat oleh pengguna berdasarkan formula molekul dan beberapa jenis ID (nama kompaun, No. CAS, dll.) bagi kompaun yang hendak dicari.

 

Tiada. Kandungan Ulasan1 Ulasan2 Dikira
besar-besaran
Diperhatikan
besar-besaran
Ralat(mDa) Ralat(ppm) Padanan isotop
Perincian
Isotop
hasil yang sepadan
8 C21H20Br8O2 難燃剤
(21850-44-2)
Tahan api
(21850-44-2)
943.4845 943.4794 -5.1361 -5.4438 0.98026 Baik
10 C73H108O12 Antioksidan
(6683-19-8)
Antioksidan
(6683-19-8)
1176.784 1176.781 -2.2204 -1.8868 0.80855 Baik

Analisis Minyak Mentah dengan Analisis FD dan KMD / Analisis Jenis Kumpulan

msRepeatFinder juga boleh digunakan untuk KMD dan analisis jenis kumpulan hidrokarbon. Di bawah ialah spektrum jisim FD dan plot KMD minyak mentah yang diukur menggunakan JMS-T2000GC AccuTOF™ GC-Alpha, GC-TOFMS resolusi tinggi yang dilengkapi dengan sumber ion gabungan EI/FI/FD. Dengan menggambarkan siri hidrokarbon dengan darjah ketidaktepuan yang berbeza, setiap siri boleh dikumpulkan dengan mudah, dan penunjuk berikut dikira secara automatik untuk setiap siri.

  • Jumlah keamatan

  • Nombor purata berat molekul

  • Berat purata berat molekul

Selepas menggambarkan spektrum jisim pada plot KMD, analisis jenis kumpulan terperinci boleh dilakukan.

Tiada. Formura DBE Jumlah Intensiti Berat
Purata
KMD
Berat
Purata
NKM
Nombor Purata molekul
berat (Mn)
Berat Purata molekul
berat (Mw)
Polidispersi
1 CnH2n + 2 0 2135838 -0.013 309.9 310.2 318.7 1.03
2 CnH2n 1 1627964 0.001 333.9 334.2 349.6 1.05
3 CnH2n-2 2 1070976 0.014 351.4 351.8 371.5 1.06
4 CnH2n-4 3 677938 0.027 376.5 376.5 401.3 1.07
5 CnH2n-6 4 943169 0.041 380.0 380.0 412.4 1.09
6 CnH2n-8 5 870604 0.054 391.2 391.2 429.7 1.10
7 CnH2n-10 6 706070 0.067 410.3 410.3 456.5 1.11
8 CnH2n-12 7 694475 0.081 410.2 410.2 466.4 1.14
9 CnH2n-14 8 764486 0.094 403.4 403.4 473.3 1.17
10 CnH2n-16 9 710217 0.108 388.7 388.7 449.2 1.16

Fungsi

  • Import senarai puncak (sehingga 10 senarai pada satu masa)
  • Deisotop
  • Paparkan spektrum jisim berpusat (graf bar).
  • plot KMD
  • Petak KMD asas pecahan
  • plot KMR
  • Baki plot KM (RKM).
  • Anggaran bulatan kumpulan akhir homopolimer (pada plot KMR)
  • Cari siri polimer
    • Cari siri homopolimer dan hitung purata berat molekul (jisim / darjah pempolimeran) dan polidispersi (jisim / darjah pempolimeran)
    • Cari kopolimer binari, jana plot DP (darjah pempolimeran), dan kira nisbah molar/berat 2 monomer.
  • Pengumpulan
    • Kumpulan berkod warna
    • Dayakan/lumpuhkan paparan kumpulan siri polimer
    • Mengira purata berat molekul/polidispersi kumpulan
    • Keamatan ion relatif setiap kumpulan berkenaan dengan jumlah keamatan ion semua kumpulan
  • Penentuan komposisi unsur
    • Penentuan komposisi unsur monomer dan kumpulan akhir
    • Menyimpan sejarah penentuan komposisi unsur
  • Analisis perbezaan antara dua sampel
  • Carian Senarai Kompaun, carian komposisi unsur, penentuan komposisi unsur bagi satu komponen
  • Penapisan hingar melalui pembelajaran mesin (untuk data yang diperoleh dengan JMS-S3000)

Ucapan

  • Format input senarai puncak: m/z dan keamatan ion.

  • Keberkesanan hasil yang diproses ditentukan oleh ketepatan jisim senarai puncak yang disediakan.

 

Program ini dijalankan pada Microsoft® Windows® 10 Pro (64bit) atau Windows® 11 Pro (64bit).
Untuk PC, MS-57071PCE atau yang setaraf dengannya disyorkan.
Microsoft, Windows, PowerPoint dan Microsoft Office ialah tanda dagangan berdaftar atau tanda dagangan Microsoft Corporation di AS dan negara lain.
Microsoft Word ialah nama produk Microsoft Corporation.

temuduga

TEMUDUGA 11
Saya mahu membuat polimer kelihatan

Hiroaki Sato: Ph.D.
Timbalan Pengarah, Institut Penyelidikan Kimia Lestari, Institut Sains dan Teknologi Industri Termaju Negara (AIST)

Dr. Sato telah mengiringi rapat evolusi spektrometer jisim selama 30 tahun. Dengan menggunakan sepenuhnya spektrometer jisim yang canggih, beliau telah menjelaskan apa yang berlaku dalam dunia polimer. Kaedah penilaian dengan pengetahuannya akan memberi kekuatan baru kepada industri kimia.

Muat turun Katalog

Kesesuaian

Aplikasi msRepeatFinder

Produk Berkaitan

Aplikasi yang ditunjukkan dalam filem:

Maklumat lanjut

Asas Sains

Penerangan mudah tentang mekanisme dan
aplikasi produk JEOL

Tutup
Notis

Adakah anda seorang profesional perubatan atau kakitangan yang terlibat dalam penjagaan perubatan?

Ya

Tidak

Sila diingatkan bahawa halaman ini tidak bertujuan untuk memberikan maklumat tentang produk kepada orang ramai.

Hubungi

JEOL menyediakan pelbagai perkhidmatan sokongan untuk memastikan pelanggan boleh menggunakan produk dan perkhidmatan kami dengan puashati.
Sila hubungi kami.