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一次性塑料的产量迅速增长,塑料污染已经成为一个紧迫的环境问题。生物降解塑料是通过生物体的作用而分解,是对塑料污染的一个很重要的解决办法。ega结合多步热裂解可分析生物降解的聚合物。
热裂解实验设置
将100μg聚合物标准品加入到裂解管,进行逸出气体分析ega和热裂解分析。使用此方法可对生物降解产品进行单步热裂解gcms分析。
ega
pyroprobe裂解条件100℃升到800℃,升温速率100℃/min ;接口:300℃;传输线:300℃;阀箱:300℃
gcms 色谱柱:空石英柱 1m*0.1mm ;载气:氦气 1.25ml/min ; 80:1分流;进样口:360℃;柱温箱: 300℃,保持15min ;离子源:230℃;scan35-600amu
热裂解
裂解条件 500℃ 30s ;接口:300℃;传输线:300℃;阀箱:300℃
gcms 色谱柱:5%苯基 30m*0.25mm ;载气:氦气 1.25ml/min; 50:1分流;进样口:360℃;柱温箱: 40℃,保持2min,8℃/min升到300℃,保持15min ;离子源:230℃;scan35-600amu
热裂解结果与讨论
对聚丙交酯进行逸出气体分析ega,分解从300℃开始,400℃出现峰,500℃*分解(图1),因此500℃可作为热裂解gcms的温度参数,将(图2)热裂解温度调到500℃时,乙醛和环状丙交酯二聚体异构体是最主要的峰,其次是寡聚体。
图1. 聚丙交酯ega 分析
表2. 聚丙交酯 500℃热裂解
为了验证对生物降解样品的定量分析能力,聚丙交酯标准溶解于丁酮中,配置浓度为9μg/μl,将2μl加入到裂解管中,利用disc模块进行分析。这些样品在500℃热裂解,利用m/z56离子的峰面积进行重现性计算,结果为rsd1.9% (表1)。
表1 丙交酯的500℃热裂解图中lactide m/z56的重现性结果
replicates | area ratio |
rep1 | 1.60 |
rep2 | 1.58 |
rep3 | 1.63 |
rep4 | 1.64 |
rep5 | 1.63 |
rep6 | 1.65 |
rep7 | 1.61 |
average | 1.62 |
rsd% | 1.94 |
在ega和重现性实验后,考察市场的标记生物降解塑料的消费品。图3 为果汁瓶和果汁瓶标签的热裂解图谱,两者都含有丙交酯的大峰,表明此聚合物存在。标签图谱含有2-牛蛇酮,通过与其他标准品对比,确定这是来自另一个生物降解的聚己内酯(图4)。
图3. 果汁瓶和标签的热裂解
图4. 标签9(上)和聚己内酯(下)
具有生物降解包装的流行品牌的零食,包装由三层组成。图5显示最内层材料的热裂解,具有聚酰胺标准品的丙交酯二聚体异构体,并且在聚合物谱图中检索也匹配为聚丙交酯(图6)。
图5. 零食包装内层的谱图
图6. 聚合物谱库的检索结果
结论
cds pyroprobe可进行高重现性的裂解分析,可用于检测未知塑料(包括生物降解塑料)的结构。
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降温速率:温度从650℃降至50℃以下时间仅需18秒,还不需冷却气体
触屏控制操作:主机自带触摸屏,具有一键启动功能,方便客户操作和观察设备运行情况
温度控制:加热测量一体的铂金电阻加热系统,温度实时监测
数据重现 :rsd≤1.5% (聚苯乙烯),重现性好
样品管重复利用:石英裂解管可一直重复使用,清洗方便,还可以观察样品的位置和形态变化
程序升温:可对同一样品实现程序升温裂解,每一个程序可以设10个步骤;裂解中每步都可启动gc启动信号从而得到独立的色谱图,裂解时间和裂解温度程序化控制
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自动进样器:48位全自动进样器(可选件)
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反应气切换功能:可根据样品实验需求切换不同气氛,比如由氦气切换为空气,可模拟有氧燃烧实验
兼容多模式:支持捕集和无捕集两种模式,即可直接裂解进入分析仪器,裂解后可通过捕集阱捕集后再导入分析仪器。模式之间转换通过软件一键操作即可。支持载气切换及反应气模式
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更多可选功能:热解析功能,动态顶空功能,电子质量控制,谱图库