Структурный анализ концевых групп полифениленсульфида методом термодесорбции/пиролиза DART-TOFMS
MSTips № 353
Пиролиз/газовая хроматография/масс-спектрометрия (Py/GC/MS) и масс-спектрометрия с лазерной десорбцией/ионизацией с матрицей (MALDI-MS) являются мощными инструментами анализа полимеров. Ру/ГХ/МС представляет собой метод, при котором образец полимера мгновенно нагревают, а летучие компоненты, образующиеся в результате термического разложения, анализируют с помощью ГХ-МС. Хотя его можно применять к полимерам в различных состояниях и можно получить химическую информацию, поскольку полимер разлагается до мономерного уровня, можно получить среднюю информацию об образце, но сложно проанализировать структуру концевой группы. MALDI может мягко ионизировать полимеры, а при выборе соответствующей матрицы он может ионизировать полимеры с молекулярной массой от нескольких сотен Да до нескольких сотен кДа. В сочетании с времяпролетным масс-анализатором высокого разрешения, если образец имеет молекулярную массу примерно до 10 кДа, смесь гомополимеров с разными концевыми группами, смесь разнородных полимеров или сополимер может быть определена по массе. -разделить и получить молекулярно-массовое распределение. Однако анализ элементного состава концевых групп с помощью точной массы ограничен до нескольких кДа. Несмотря на преимущества и недостатки анализа полимеров методами Py/GC/MS и MALDI-MS, был предложен анализ концевых групп полимеров методом термодесорбции/пиролиза (TDP) -DART-MS [1]. Это метод анализа летучих компонентов, образующихся при постепенном нагревании полимера с помощью устройства для термической десорбции/пиролиза с использованием DART-MS.
При постепенном нагревании, в отличие от Py/GC/MS, умеренно фрагментированные олигомерные компоненты можно анализировать с помощью DART-MS. Некоторые из образующихся олигомерных компонентов включают структуру концевой группы за счет одиночного расщепления основной цепи, что помогает анализировать структуру полимера. Здесь приводится пример анализа полифениленсульфида (PPS) с использованием TDP-DART-MS [2]. PPS — это инженерный пластик с превосходной термостойкостью и химической стойкостью. Важно проанализировать структуру концевых групп, поскольку в концевых группах проявляется разница в способе изготовления. Однако было трудно проанализировать концевые группы ПФС, поскольку он нерастворим в обычных органических растворителях.
Экспериментальный
Используемый образец представлял собой PPS исследовательского класса (Scientific Polymer Products). В качестве устройства для термодесорбции/пиролиза (TDP) использовался ionRocket. Газ, полученный из устройства TDP, анализировался с помощью AccuTOF™ LC-plus 4G, оснащенного источником ионов DART™. Образец PPS был помещен в виде твердого вещества в медный сосуд для образцов для ionRocket. Температуру ionRocket поддерживали при комнатной температуре в течение одной минуты, а затем повышали до 600°С со скоростью 100°С/мин. Температура газообразного гелия источника ионов DART™ была установлена на 450°C. Диапазон измеряемых масс был м / г от 250 до 1,500, а измерение проводили в режиме положительных ионов. msRepeatFinder использовался для анализа дефекта массы Кендрика (KMD).
Результаты
На рис. 1а показано изменение полного ионного тока (ПИТТ) при нагреве. Газ начал образовываться при пиролизе примерно с 200°С, достиг максимума около 550°С, после чего количество газа резко упало. На рис. 1б показан усредненный масс-спектр от 180°С до 500°С. В масс-спектре наблюдалась группа пиков с интервалом 108u, которая по измеренным точным массам оценивалась как C6H4S, мономерное звено PPS.
Рис. 1. Профили эволюции ПФС в режиме ТИЦ в процессе нагрева (а) и
масс-спектры температуры нагрева 180-500 (б).
Рисунок 2a представляет собой расширение спектра масс на рисунке 1b на графике KMD (базовая единица: C6H4С). По графику KMD было обнаружено, что наблюдались четыре основных серии, и группировка выполнялась с помощью msRepeatfinder. Выяснение структуры проводили для каждой серии по измеренным точным массам и профилям изотопных пиков. Результаты показаны на рисунке 2b. Изотопограммы серий II и IV показали, что они содержат один и два хлора соответственно. Моделирование изотопной картины и увеличенный вид спектра масс для n = 2 в серии II были сопоставлены (рис. 2c). Из результатов этих анализов конечных групп можно сделать вывод, что этот образец был синтезирован методом Пиллипса. Пожалуйста, обратитесь к Справке [2] для результатов анализа промышленных PPS.
Рисунок 2
(a) Графики KMD на рисунке 1b (базовый блок C6H4S).
(б) Расчетные химические структуры серий I-IV, найденные на графике КМД.
(c) Наблюдаемый и смоделированный масс-спектр [H(C6H4S)2C6H4Кл + Н]+ в серии II.
Резюме
Как описано выше, олигомеры, полученные при однократном расщеплении основной цепи полимера с помощью устройства TDP, содержат информацию о концевых группах. Используя это, можно получить информацию о структуре концевых групп и способе производства полимера.
Рекомендации
- [1] Сато Хироаки и др., BUNSEKI KAGAKU Vol. 69, №1・2, стр. 77-83 (2020)
- [2] Саяка Накамура и др. БУНСЕКИ КАГАКУ Том. 70, №1・2, стр. 45-51 (2021)
Благодарность
Это руководство по применению было создано в сотрудничестве с доктором Хироаки Сато, доктором Сёго Ямане и доктором Саякой Накамура, Научно-исследовательский институт устойчивой химии, Национальный институт передовых промышленных наук и технологий. Мы хотели бы поблагодарить BioChromato Inc. за предоставление ionRocket, устройства термической десорбции / пиролиза для DART, для экспериментов.
- Дополнительную информацию см. в файле PDF.
Другое окно открывается при нажатии. 
PDF 1.0 МБ
Связанные товары
Жидкостные хроматографы с масс-спектрометром (LC-MS, DART-MS)
Вы медицинский работник или персонал, занимающийся медицинским обслуживанием?
Нет
Напоминаем, что эти страницы не предназначены для предоставления широкой публике информации о продуктах.