Analisis penguraian terma bahan tambahan antioksidan oleh TG-MS ーPengukuran jisim yang tepat dengan sistem TG-TOFMSー [Aplikasi GC-TOFMS]

Pengenalan

Termogravimetri (TG) ialah teknik analisis haba yang mengukur perubahan berat sampel semasa pemanasan sampel dan menyediakan sifat termofizik sampel. Menggabungkan TG dengan spektrometer jisim (MS) memungkinkan untuk melakukan analisis kualitatif sebatian organik yang berkembang apabila berat sampel berubah. Biasanya, MS quadrupole tujuan am digunakan untuk jenis analisis ini.
Walau bagaimanapun, sejak boleh diukur m/z nilai MS quadrupole ialah jisim nominal, pengesan ini menyediakan keupayaan terhad untuk analisis kualitatif polimer sintetik, bahan tambahan dan sebatian yang tidak diketahui. Sebagai alternatif, spektrometer jisim masa penerbangan (TOFMS) boleh digunakan dalam kombinasi dengan TG untuk menyediakan keupayaan pengukuran jisim yang tepat untuk mengenal pasti sebatian yang dikesan. Dalam kerja ini, kami mengukur bahan tambahan antioksidan dengan menggunakan sistem TG-TOFMS.

Keadaan pengukuran

Polimer fluorokarbon dianalisis dengan menggunakan JMS-T200GC "AccuTOF™ GC" (JEOL Ltd.), kromatografi gas / spektrometer jisim masa penerbangan resolusi tinggi yang dilengkapi dengan sistem STA2500 TG (NETZSCH Co., Ltd.) sebagai ditunjukkan dalam Rajah 1. Keadaan pengukuran ditunjukkan dalam Jadual 1. GC digunakan sebagai ketuhar termostatik dengan suhu tetap 350 °C dengan tiub kapilari kosong (ID 3m X 0.25mm).

Rajah.1 Sistem TG-TOFMS

Jadual1 Keadaan pengukuran
[ Keadaan TG-TOFMS ]

sistem	JMS-T200GC (JEOL), STA2500Regulus(NETZSCH)
Suhu relau.	50°C→10°C/min→ 650°C
Pindahkan suhu talian.	400 ° C
Aliran gas atmosfera	Dia, 100mL/min (sistem pemisahan terbuka)
Mod pengionan	EI+: 70eV, 300μA PI+: D2 lampu: 115 - 400 nm (10.8eV@115nm)
m/z pelbagai	m/z 35-1,200

Hasilnya

Keputusan pengukuran TG-EI-TOFMS untuk bahan tambahan antioksidan ditunjukkan dalam Rajah 2. Puncak yang luas diperhatikan sekitar 38 minit pada kromatogram TIC di mana suhu TG ialah ~350 hingga 450°C. Puncak ini menunjukkan bahawa penguraian terma antioksidan berlaku dalam julat suhu ini.

Seterusnya, sampel telah dipirolisis untuk analisis kualitatif bagi sebatian yang dihasilkan. Spektrum jisim EI ditunjukkan di bahagian bawah Rajah 2. Memandangkan data TG-MS tidak termasuk pengasingan kromatografi, berbilang komponen diionkan secara serentak sekaligus. Dan, kerana EI ialah kaedah pengionan keras, sejumlah besar ion serpihan bersama-sama dengan ion molekulnya diperhatikan dalam spektrum jisim, sekaligus. Akibatnya, adalah sangat sukar untuk mengenal pasti produk penguraian haba menggunakan data EI. Oleh itu, adalah perlu untuk mencuba PI (Pengionan Foto), yang merupakan kaedah pengionan lembut, untuk melihat produk penguraian terma antioksidan, di mana ion serpihan lebih sedikit daripada kaedah EI dan ion molekul mudah diperhatikan. Keputusan pengukuran TG-PI-TOFMS ditunjukkan dalam Rajah 3.

Spektrum jisim PI adalah lebih mudah dan mempunyai kurang ion serpihan daripada spektrum jisim EI. Jadual 2 menunjukkan keputusan pengukuran jisim yang tepat untuk tiga daripada ion berintensiti tinggi (tanda ★ dalam Rajah 3) yang diperhatikan dalam spektrum jisim PI -- m/z 166, 222, dan 278. Ion-ion ini dianggarkan terdiri daripada C, H dan O, dengan nombor tak tepu 5. Berdasarkan keputusan ini, adalah dijangkakan bahawa ion-ion ini akan mempunyai struktur teras antioksidan yang serupa. Formula struktur yang dijangkakan untuk setiap satu ditunjukkan dalam Rajah 4.

Keluk TG/DTA antioksidan dan kromatogram EIC bagi m/z 166, 222, dan 278 yang diperhatikan dalam spektrum jisim PI ditunjukkan dalam Rajah 5. Puncak maksimum untuk m/z 166 EICC diperhatikan pada 420.6 °C, m/z 222 diperhatikan pada 399.7 °C, dan m/z 278 diperhatikan pada 382.1 °C. Keputusan ini menunjukkan bahawa antioksidan yang lebih besar dikesan pada suhu yang lebih rendah manakala antioksidan yang lebih kecil dikesan pada suhu yang lebih tinggi.

Rajah.2 Data TG-EI-TOFMS:
Kromatogram TIC dan spektrum jisim EI

Rajah.3 Data TG-PI-TOFMS:
Kromatogram TIC dan spektrum jisim PI

Jadual2 PI Keputusan analisis jisim yang tepat

Rajah.4 Formula struktur yang dicadangkan untuk m/z 166, 222 dan 278.

Rajah.5 Lengkung TG/DTA dan kromatogram EIC untuk tiga ion dalam spektrum jisim PI (Gamb.3,★)

Ringkasan

Analisis kualitatif berbilang komponen yang diperhatikan pada masa yang sama boleh dilakukan dengan menggunakan kaedah pengionan lembut dengan pengukuran jisim yang tepat TOFMS. TG-TOFMS ialah alat analisis yang berkuasa untuk analisis haba terperinci bagi polimer sintetik dan bahan tambahan.

Sila lihat fail PDF untuk mendapatkan maklumat tambahan.
Tetingkap lain terbuka apabila anda mengklik.

PDF 675.8KB