Analisis struktur kumpulan akhir bagi polifenilena sulfida oleh nyahjerapan haba / pirolisis DART-TOFMS [Aplikasi DART]
MSTips No. 353
Pirolisis / kromatografi gas / spektrometri jisim (Py/GC/MS) dan spektrometri jisim desorpsi/pengionan laser berbantu matriks (MALDI-MS) ialah alat berkuasa dalam analisis polimer. Py/GC/MS ialah kaedah di mana sampel polimer dipanaskan serta-merta dan komponen meruap yang dihasilkan oleh penguraian terma dianalisis oleh GC-MS. Walaupun ia boleh digunakan untuk polimer dalam pelbagai keadaan dan maklumat kimia boleh diperoleh, memandangkan polimer diuraikan ke tahap monomer, maklumat purata sampel boleh diperolehi, tetapi sukar untuk menganalisis struktur kumpulan akhir. MALDI boleh mengionkan polimer dengan lembut, dan dengan memilih matriks yang sesuai, ia boleh mengionkan polimer dengan berat molekul beberapa ratus Da hingga beberapa ratus kDa. Dengan menggabungkan dengan penganalisis jisim masa penerbangan resolusi tinggi, jika sampel mempunyai berat molekul sehingga kira-kira 10 kDa, campuran homopolimer dengan kumpulan akhir yang berbeza, campuran polimer yang tidak serupa, atau kopolimer boleh menjadi jisim. -diasingkan dan taburan berat molekul boleh diperolehi. Walau bagaimanapun, analisis komposisi unsur kumpulan akhir melalui jisim yang tepat dihadkan kepada beberapa kDa. Walaupun terdapat kelebihan dan kekurangan dalam analisis polimer oleh Py/GC/MS dan MALDI-MS, analisis kumpulan akhir bagi polimer melalui desorpsi terma / pirolisis (TDP) -DART-MS telah dicadangkan [1]. Ini adalah kaedah menganalisis komponen meruap yang dijana apabila polimer dipanaskan secara beransur-ansur oleh alat desorpsi terma / pirolisis dengan menggunakan DART-MS.
Dengan pemanasan beransur-ansur, tidak seperti Py/GC/MS, komponen oligomer yang berpecah sederhana boleh dianalisis oleh DART-MS. Beberapa komponen oligomer yang dihasilkan termasuk struktur kumpulan akhir dengan belahan tunggal rantai utama, yang membantu menganalisis struktur polimer. Di sini, contoh analisis polyphenylene sulfide (PPS) menggunakan TDP-DART-MS dilaporkan [2]. PPS ialah plastik kejuruteraan dengan rintangan haba dan rintangan kimia yang sangat baik. Adalah penting untuk menganalisis struktur kumpulan akhir kerana perbezaan dalam kaedah pembuatan muncul dalam kumpulan akhir. Walau bagaimanapun, sukar untuk menganalisis kumpulan akhir PPS kerana ia tidak larut dalam pelarut organik am.
Eksperimen
Sampel yang digunakan ialah PPS gred penyelidikan (Scientific Polymer Products). IonRocket digunakan sebagai peranti desorpsi terma / pirolisis (TDP). Gas yang dijana daripada peranti TDP telah dianalisis oleh AccuTOF™ LC-plus 4G yang dilengkapi dengan sumber ion DART™. Sampel PPS diletakkan sebagai pepejal dalam periuk sampel kuprum untuk ionRocket. Suhu ionRocket ditahan pada suhu bilik selama satu minit dan kemudian dinaikkan kepada 600°C dengan kadar 100°C/min. Suhu gas helium sumber ion DART™ ditetapkan kepada 450°C. Julat jisim yang diukur ialah m/z 250 hingga 1,500, dan pengukuran dilakukan dalam mod ion positif. msRepeatFinder digunakan untuk analisis Kendrick Mass Defect (KMD).
Hasil
Rajah 1a menunjukkan perubahan jumlah arus ion (TICC) dengan pemanasan. Gas mula dijana oleh pirolisis dari sekitar 200°C, mencapai maksimumnya sekitar 550°C, dan kemudian jumlah gas menurun secara mendadak selepas itu. Rajah 1b menunjukkan purata spektrum jisim dari 180°C hingga 500°C. Dalam spektrum jisim diperhatikan sekumpulan puncak dengan selang 108u, yang dianggarkan daripada jisim tepat yang diukur menjadi C6H4S, unit monomer PPS.
Rajah 1. Profil evolusi PPS dalam mod TIC semasa proses pemanasan(a) dan
spektrum jisim suhu pemanasan 180-500 (b).
Rajah 2a ialah pengembangan spektrum jisim Rajah 1b ke dalam plot KMD (unit asas: C6H4S). Daripada plot KMD, didapati empat siri utama telah diperhatikan, dan pengelompokan dilakukan oleh msRepeatfinder. Penjelasan struktur telah dilakukan untuk setiap siri daripada jisim tepat yang diukur dan corak puncak isotop. Keputusan ditunjukkan dalam Rajah 2b. Corak isotop siri II dan IV mendedahkan bahawa ia mengandungi satu dan dua klorin, masing-masing. Simulasi corak isotop dan paparan spektrum jisim yang diperbesarkan untuk n = 2 dalam Siri II telah dibandingkan (Rajah 2c). Daripada hasil analisis kumpulan akhir ini, dapat disimpulkan bahawa sampel ini disintesis dengan kaedah Pillips. Sila rujuk Rujukan [2] untuk hasil analisis PPS industri.
Rajah 2
(a) Plot KMD bagi Rajah 1b(unit asas C6H4S).
(b) Anggaran struktur kimia siri I-IV yang terdapat dalam plot KMD.
(c) Spektrum jisim yang diperhatikan dan disimulasikan bagi [H(C6H4S)2C6H4Cl + H]+ dalam siri II.
Ringkasan
Seperti yang diterangkan di atas, oligomer yang dihasilkan dengan satu belahan tulang belakang polimer oleh peranti TDP mengandungi maklumat mengenai kumpulan akhir. Dengan menggunakan ini, adalah mungkin untuk mendapatkan maklumat tentang struktur kumpulan akhir dan kaedah pembuatan polimer.
Rujukan
- [1] Sato Hiroaki, et al., BUNSEKI KAGAKU Jld. 69, No1・2, hlm. 77-83 (2020)
- [2] Sayaka Nakamura, et al. BUNSEKI KAGAKU Vol. 70, No1・2, hlm. 45-51 (2021)
Pengakuan
Nota aplikasi ini dicipta dengan kerjasama Dr. Hiroaki Sato, Dr. Shogo Yamane, dan Dr. Sayaka Nakamura, Institut Penyelidikan Kimia Lestari, Institut Sains dan Teknologi Industri Termaju Negara. Kami ingin mengucapkan terima kasih kepada BioChromato Inc. kerana meminjamkan ionRocket, peranti desorpsi terma / pirolisis untuk DART, untuk eksperimen.
- Sila lihat fail PDF untuk mendapatkan maklumat tambahan.
Tetingkap lain terbuka apabila anda mengklik. 
PDF 1.0 MB
Produk Berkaitan
Adakah anda seorang profesional perubatan atau kakitangan yang terlibat dalam penjagaan perubatan?
Tidak
Sila diingatkan bahawa halaman ini tidak bertujuan untuk memberikan maklumat tentang produk kepada orang ramai.