天游线路检测中心 使用氮气载气的热分析溶液②~利用TG-MS法对天然橡胶和聚异戊二烯橡胶进行比较分析~
MS 提示 378
简介
TG-MS法是连接热重分析仪(TG)和质谱仪(MS)的分析方法。通过将从TG释放的一部分大气气体引入MS，可以对重量变化时产生的有机物质进行定性分析。一般来说，在TG-MS法中在惰性气氛下进行测量时，氦气是首选，但由于TG气氛气体需要数十或数百mL/min的流量，因此在目前难以获得氦气的情况下，预计会出现难以进行测量的情况。使用氢气或氮气作为氦气的替代气体，但在避免质谱变化的定性分析中，优选使用氮气而不是具有还原作用的氢气。然而，据说氮气对MS灵敏度降低的影响比氢气更大，可能会对分析结果产生负面影响。本文以氮气为气氛气体，采用TG-MS法对天然橡胶和聚异戊二烯橡胶进行了测定，并比较了它们的热分解行为，验证了氮气在TG-MS中的应用。
气相色谱四极杆质谱仪JMS-Q1600GC UltraQuad™ SQ-Zeta
实验
使用的测量样品是市售的天然橡胶和聚异戊二烯产品。使用1mg的样品量进行测量。 TG-MS的测定条件如表1所示。没有液相的毛细管用于连接TG和MS。在氦气氛的情况下，毛细管的长度应约为3至5m，内径应约为025至032mm。在氮气气氛的情况下，如果长度和内径相同，则导入MS侧的氮气量过多，因此这次将长度设定为3m，内径设定为015mm。
表 1 TG-MS 的测量条件
| TG | 炉温 | 40℃→20℃/分钟→800℃ |
|---|---|---|
| 接口温度。 | 350°C | |
| 大气 | N2 | |
| GC | 毛细管 | 长度 3 m × 内径 015 mm (※) |
| 烤箱 | 350°C |
| MS | 接口温度。 | 350°C |
|---|---|---|
| 离子源温度。 | 250°C | |
| 电离模式 | EI (70 eV) | |
| 电离电流 | 50μA | |
| 采集模式 | 扫描 (m/z33～1000) |
| ※ … | UADTM-25N（Frontier Laboratories Ltd），25 m × 015 mm +无通气 GC/MS 适配器（Frontier Laboratories Ltd），05 m × 015 mm |
测量结果
TICC 比较
对于天然橡胶和异戊二烯橡胶，TG和DTG曲线（TG侧的测量结果）以及TICC（MS侧的测量结果）分别如图1和图2所示。蓝色代表 TG 曲线（=重量变化），红色代表 DTG 曲线（=重量变化的一阶导数），黑色代表 TICC。在每个样品中，TICC 和 DTG 的峰顶一致，表明 TG 产生的气体被发送到 MS 并几乎实时检测。
天然橡胶和异戊二烯橡胶的热分解行为相似，主要成分在300℃左右开始热分解，但可以看出DTG和TICC对应的峰形有显着差异。
图1天然橡胶的TG和DTG曲线以及TICC
图2聚异戊二烯橡胶的TG和DTG曲线以及TICC
EIC 比较
从MS侧的测量结果来看，天然橡胶和异戊二烯橡胶的二聚体（→ C10H16, m/z136)，修剪器 (→ C15H24, m/z204)，四聚体（→ C20H32, m/z272)，五聚体（→ C25H40, m/z340)，六聚体 (→ C30H48, m/z408)，七聚体(→ C35H56, m/z476)，八聚体（→ C40H64, m/z544)（→ 图 3）。在天然橡胶中，八聚体 (→ C40H64, m/z544)，而在这次测量的聚异戊二烯橡胶中，七聚体 (→ C35H56, m/z476)。一般来说，使用GC-MS很难检测高质量的低聚物，而TG-MS等分析方法是合适的。
图3天然橡胶和聚异戊二烯橡胶中每种低聚物的EIC
摘要
天然橡胶和异戊二烯橡胶使用TG-MS方法使用氮气作为惰性气体进行测量。通过测量，我们能够确认每种热分解行为的差异以及观察到的低聚物类型的差异，从而确认即使使用氮气的TG-MS也可以进行足够的测量。
