Анализ термического разложения антиоксидантной добавки с помощью TG-MS ーТочное измерение массы с помощью системы TG-TOFMSー [Применение GC-TOFMS]

Введение

Термогравиметрия (ТГ) — это метод термического анализа, который измеряет изменения массы образца во время нагревания образца и определяет теплофизические свойства образца. Сочетание ТГ с масс-спектрометром (МС) позволяет проводить качественный анализ органических соединений, выделяющихся при изменении массы образца. Обычно для таких анализов используется квадрупольный МС общего назначения.
Однако, поскольку измеримое м / г значением квадруполя MS является номинальная масса, этот детектор предоставляет ограниченные возможности для качественного анализа синтетических полимеров, добавок и неизвестных соединений. В качестве альтернативы можно использовать времяпролетный масс-спектрометр (TOFMS) в сочетании с TG, чтобы обеспечить возможность точного измерения массы для идентификации обнаруженных соединений. В этой работе мы измерили антиоксидантную добавку с помощью системы TG-TOFMS.

Условие измерения

Фторуглеродный полимер анализировали с использованием JMS-T200GC "AccuTOF™ GC" (JEOL Ltd.), газового хроматографа/времяпролетного масс-спектрометра высокого разрешения, оснащенного системой STA2500 TG (NETZSCH Co., Ltd.), как показано на рис. 1. Условия измерения показаны в таблице 1. ГХ использовали в качестве термостатической печи с фиксированной температурой 350 °C с пустой капиллярной трубкой (3 м X 0.25 мм ID).

Рис.1 Система TG-TOFMS

Таблица 1 Условия измерения
[ Состояние TG-TOFMS ]

Система	JMS-T200GC (JEOL), STA2500Regulus (NETZSCH)
Температура печи.	50°C→10°C/мин→ 650°C
Температура линии передачи.	400 ° C
Расход атмосферного газа	He, 100мл/мин (открытая сплит-система)
Режим ионизации	ЭИ+: 70 эВ, 300 мкА ИП+: Д2 лампа: 115–400 нм (10.8 эВ при 115 нм)
м / г ассортимент	м / г 35-1,200

Результат

Результат измерения TG-EI-TOFMS для антиоксидантной добавки показан на рис. 2. Широкий пик наблюдался около 38 минут на хроматограмме TIC, где температура TG составляла от ~350 до 450°C. Этот пик свидетельствует о том, что в этом интервале температур происходит термическое разложение антиоксиданта.

Далее образец подвергали пиролизу для качественного анализа образовавшихся соединений. Масс-спектр ЭУ показан в нижней части рис. 2. Поскольку данные ТГ-МС не включают хроматографическое разделение, несколько компонентов одновременно ионизируются одновременно. А поскольку ЭУ является методом жесткой ионизации, в масс-спектре одновременно наблюдается большое количество осколочных ионов вместе с их молекулярными ионами. В результате было очень сложно идентифицировать продукты термического разложения по данным ЭУ. Поэтому было необходимо попробовать PI (фотоионизация), который является методом мягкой ионизации, чтобы посмотреть на продукты термического разложения антиоксидантов, в которых фрагментарных ионов меньше, чем в методе EI, и молекулярные ионы легко наблюдаются. Результаты измерения TG-PI-TOFMS представлены на рис. 3.

Масс-спектр PI был намного проще и содержал меньше фрагментных ионов, чем масс-спектр EI. В таблице 2 показаны точные результаты измерения массы трех ионов высокой интенсивности (отметка ★ на рис. 3), наблюдаемых в масс-спектре PI. м / г 166, 222 и 278. По оценкам, эти ионы состоят из C, H и O с числом ненасыщенности 5. На основании этих результатов ожидается, что эти ионы будут иметь аналогичные структуры антиоксидантного ядра. Ожидаемые структурные формулы для каждого показаны на рис. 4.

Кривая ТГ/ДТА антиоксиданта и хроматограмма ЭИК м / г 166, 222 и 278, наблюдаемые в масс-спектре PI, показаны на рис. 5. Максимум пика для м / г 166 EICC наблюдали при 420.6 °C, м / г 222 наблюдали при 399.7 °C, а м / г 278 наблюдали при 382.1 °C. Эти результаты показывают, что более крупный антиоксидант обнаруживался при более низких температурах, тогда как меньший антиоксидант обнаруживался при более высокой температуре.

Рис.2 Данные TG-EI-TOFMS:
Хроматограмма TIC и масс-спектр EI

Рис.3 Данные TG-PI-TOFMS:
Хроматограмма TIC и масс-спектр PI

Таблица 2 Результат точного массового анализа PI

Рис.4 Предлагаемая структурная формула для м / г 166, 222 и 278.

Рис.5 Кривые ТГ/ДТА и хроматограммы ЭИК для трех ионов в масс-спектре PI (рис.3,★)

Обзор

Качественный анализ нескольких компонентов, наблюдаемых одновременно, может быть выполнен с использованием метода мягкой ионизации с точным измерением массы методом TOFMS. TG-TOFMS — это мощный аналитический инструмент для детального термического анализа синтетических полимеров и добавок.

Дополнительную информацию см. в файле PDF.
Другое окно открывается при нажатии.

PDF 675.8KB