TG-MS 及TG-GC-MS 联用技术分析不同邻苯二甲酸含量的PVC

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TG-MS及 TG-GC/MS技术分析不同邻苯二甲酸含量的 PVC 引言 将热重分析仪(TGA)和质谱(MS)联用，进行逸出气分析，已成为热重分析中非常熟知的科研手段。对于复杂样品来说， TG-MS 几乎无法得到同时逸出的混合气体的数据。 而将热重和GC/MS联用，可以得到材料完整的特性，精确表征热重分析过程中产生的气体具体成份。本文将TG-MS 及 TG-GC/MS 的相对优势进行总结，如表1所示。 表 1. TG-MS 和 TG-GC/MS优势比较 TG-MS TG-GC/MS 实时分析 序列分析 无分辨能力 可分析重叠事件 谱图库有限制 使用GC 谱图库提高分辨能力 氧气灵敏度 氧气灵敏度 可使用交替/复合检测器 使用简单 使用较复杂 实验部分 实验所用仪器为 Pyris1 TGA， Perkinelmer，标准炉体，热重分析仪事先在空气中灼烧，并使用镍和铁进行了温度校正。实验所用样品盘为氧化铝盘，.气氛为氦气，根据实验中样品不同设置气体流速在5到40°C/min之间。样品质量约为10-15mg，使用软件 Pyris 9.0进行数据分析。 TG-GC/MS 联用实验中，采用 Perkinelmer Clarus 680 C GC/MS 分析仪。在 TG-MS 联用中，将一根直径为0.1mm 的熔融石英传输线加热到210°C，直接和质谱仪连接。 TG-GC/MS 联用实验中，采用直径为 0.32mm 的熔融石英毛细管，注入 GC 的注射舱中。注射管与 Elite"-1ms 毛细管气相色谱柱相连。两个实验中，均使用TurbMass GC/MS软件，进行数据分析。 结果讨论 在这个例子中，聚氯乙烯(PVC)与二种不同类型的邻苯二甲酸盐进行合成。一种是规整排列的 Disiononyl邻苯二甲酸盐(DINP)， 另一种是非规整排列的邻苯二甲酸盐，为的是得到不同结构的邻苯二甲酸盐能否由于类型不同而有所差别。 图1是两种不同的聚氯乙烯样品的热重谱图，紫色线为含 DINP 的 PVC样品的热重曲线，其中第一个失重峰对应了50.99%的重量损失。绿色线为含不规整邻苯二甲酸盐的 PVC 样品热重曲线，对应了64.82%的重量损失。 图1.两种不同聚氯乙烯样品的 TGA 失重百分比曲线。一种为含 DINP 的 PVC样品，失重50.998%(紫线)；)；一种含不规整邻苯二甲酸盐的 PVC 样品， 失重64.825%(绿线)。 从热重曲线中可看到两种材料的明显差异，这可能是添加剂种类不同或者添加量不同所导致的 PVC 薄膜特定的物理性能的改变。 将每个样品逸出气体用MS 和 GC /MS分析，以确定这种方法是否可以证实规整和非规整的邻苯二甲酸盐的存在与否。图2为两种样品分析得到的MS 数据。 图2.在热重分析中产生的逸出气体进行质谱分析，顶部紫色线为含 DINP 的 PVC样品，底部的绿线为含不规整邻苯二甲酸盐的 PVC 样品。 在图2中，对 TGA 逸出气体的质谱分析结果差别很小，两个明显的失重峰是由于许多碎片离子同时作用生成气体得到的。由此可见， TGG-MS联用手段对相对简单的逸出气分析是比较有用的，但这里需要用更好的分辨率来确定逸出气成分。 再次进行热重分析试验，但这次样品第一次失重产生的气体被收集和引到色谱柱里。这将对逸出气体更好的进行分辨，更好地识别特定的成分。图3显示了热重第一次失重中产生气体的色谱分析。由图可见，逸出气体成分相当复杂，许多未被识别。这样，可以区分出 TGA 逸出气体的不同，尤其值得注意的是30分钟左右出现的峰，这些峰充分反应了 m /z 149--与邻苯二甲酸盐相关联的离子。进一步工作需要来确定这种方法能否定性和/或提供定量数据的分析，但很明显的， TG-GC/MS 提供的信息要比 TG - MS 更加多样。 图3.TG-GC / MS 收集 PVC 样品的数据，含DINP(紫色-顶部)及不规整邻苯二甲酸盐(绿色-底部)。在大约30分钟附近有明显的邻苯二甲酸盐特征的初步确定峰。 结论 TGA分析可以对材料在特定温度下的重量损失进行量化。质谱分析可以得到热分析中逸出气体的具体成分，来增强分析能力。但是，如果多种复杂气体同时逸出，在质谱数据中就很难解释了。 TG-GC/MS联用手段增加了逸出气体的色谱分离，使气体成分得到识别，数据解释比 TG-MS 联用技术更加容易。 PerkinElmer， Inc. 大中华区总部 地址：上海张江高科园区李冰路67弄4号 邮编：201203 电话：(021)38769510 传真：(021)387 91316 www.perkinelmer.com.cn PerkinElmer ( 要获取全球办事处的完整列表，请访问http：//w ww.perkinelmer.com.cn/AboutUs/ContactUs/ContactUs ) ( ◎2 009 Perki n Elme r， Inc . 保 留 所有权利。 Pe rki n Elmer 徽 标 和 外 观设计是P erki n Elmer的注册 商 标。 文中提及 的 其它 非 Pe r k i n Elm e r及其 子 公司所 有 的其它 商标 均为其各 自 所 有 者的 财 产 。PerkinEl mer保留随时更 改 此 文 档的权利，恕 不 另行 通 知 。对于编辑、 图 片 或排 版错误概不 承 担 任 何 责 任。 )