열탈착-GC-MS를 이용한 폴리프로필렌 제품의 첨가제 분석 [GC-QMS 응용]
엠에스팁 436호
개요
열탈착(TD)은 대기 및 실내 공기와 같은 가스 시료를 도입하기 위한 GC 전처리 장치입니다. 고체 또는 액체 시료에서 생성된 가스에도 사용할 수 있습니다. 이번 MSTips에서는 TD-GC-MS를 재료 분석에 적용하여 폴리프로필렌 제품의 첨가제 분석을 소개합니다. 그림 1은 고체 시료에서 생성된 가스를 측정하기 위한 TD 작동 개요를 보여줍니다. ① 샘플링: 빈 샘플 튜브에 샘플을 밀봉합니다. 필요한 경우 유리솜을 추가하여 샘플을 고정합니다. ②튜브 탈착: TD 장치에서 샘플 튜브를 가열하고 탈착된 가스를 냉각된 포커싱 트랩에 수집합니다. ③ 트랩 탈착: 포커싱 트랩을 고속으로 가열하여 탈착된 가스를 좁은 밴드폭으로 GC에 도입합니다.
그림 1 TD 운영 개요
실험
시판되는 두 가지 유형의 폴리프로필렌 필름(샘플 A 및 B)(각각 30mg)을 샘플로 사용했습니다. 분석 대상이 첨가제였기 때문에 튜브 탈착은 비교적 낮은 온도인 90℃에서 30분간 설정하였다. 분석에는 msFineAnalytic iQ(JEOL)를 사용하였고, 미분분석 기능으로 각 시료로부터 특징적인 첨가물을 추출하였습니다. TD-GC-MS의 측정 조건을 표 1에 나타내었다.
표 1 측정 조건
| 구축 전차 조건 | |
|---|---|
| 열 탈착 | TD-100xr (마크스 인터내셔널 Ltd) |
| 샘플 튜브 유형 | 빈 |
| 튜브 탈착 | 90°C(30분), 84mL/분, 비분할 |
| 집중 트랩 유형 | 범용 흑연화 탄소(T11) |
| 트랩 냉각 | - 30 ° C |
| 트랩탈착 | 280°C(3분), 46mL/분, 분할 22:1 |
| 유로온도 | 240 ° C |
| GC 조건 | |
|---|---|
| 가스 크로마토 그래프 | 8890A GC (애질런트 테크놀로지스) |
| 단 | HP-5MS(애질런트테크놀로지스) 30m×0.25mm, 0.25μm |
| 오븐 온도 | 40°C(3분)~10°C/분 -320°C(6분) |
| 캐리어 흐름 | He, 2.0mL/분 |
| MS 조건 | |
|---|---|
| 분광계 | JMS-Q1600GC(주) |
| 이온화 | EI+:70eV, 50μA |
| 이온 소스 온도 | 250 ° C |
| 질량 범위 | 주사, m / z 35-600 |
결과
그림 2는 TIC 크로마토그램을 보여줍니다. 샘플 A와 B는 동일한 폴리프로필렌으로 만들어졌지만 검출된 피크에는 상당한 차이가 있었습니다.
그림 2 TIC 크로마토그램
그림 3은 msFineAnalytic iQ의 차이 분석 결과를 보여줍니다. 최대 피크에 대한 강도 비율이 11% 이상인 5개의 피크 중 샘플 A에서 강한 피크 2개와 샘플 B에서 강한 피크 8개를 추출하였다.
그림 3 msFineAnalytic iQ의 차이점 분석 결과
정성분석 결과의 피크 목록은 Table 2에 나타내었다. 배경색은 샘플 간의 강도 차이를 나타냅니다. 파란색은 샘플 A에 강하고, 빨간색은 샘플 B에 강하며, 흰색은 샘플 간에 차이가 없습니다. 또한 정성 분석의 정확성을 높이기 위해 msFineAnalytic iQ는 측정된 질량 스펙트럼에서 분자 이온을 검색합니다. 이 결과, 11개 피크 모두에서 분자이온을 확인할 수 있었다.
Table 2 정성분석 결과의 Peak 목록
그림 4는 ID004(샘플 A에서 14.77분에 검출됨)와 ID010(샘플 B에서 19.19분에 검출됨)의 질량 스펙트럼을 보여줍니다. 정성분석 결과 전자는 페놀성 항산화제인 부틸화히드록시톨루엔(BHT)으로 나타났다. 후자는 [7,9-Di-tert-부틸-1-옥사스피로(4,5)데카-6,9-디엔-2,8-디온]으로, 이는 장애가 있는 페놀성 항산화제인 펜타에리트리톨 테트라키스[ 3-(3',5'-디-tert-부틸-4'-히드록시페닐)프로피오네이트].
그림 4 ID004와 ID010의 질량 스펙트럼
결론
TD-100xr 및 JMS-Q1600GC를 사용하면 프로필렌 제품의 첨가제를 고감도로 분석할 수 있습니다. 또한 msFineAnalytic iQ는 복잡한 크로마토그램에서 특징적인 성분을 쉽게 추출하고 높은 정확도로 정성 분석을 수행할 수 있습니다. 이러한 장치와 소프트웨어는 재료 분석에도 유용할 것으로 예상됩니다.
