열분해-GC-TOFMS를 이용한 재활용 PET 제품 분석
엠에스팁 480호
개요
순환 경제는 천연 자원의 소비를 줄이고 기존 자원의 사용을 극대화하여 지속 가능한 사회를 실현하는 것을 목표로 하는 글로벌 이니셔티브입니다. 폴리머(플라스틱) 재활용은 이를 달성하기 위한 중요한 기술입니다. 예를 들어, 많은 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 병은 수평 재활용을 통해 PET 병으로 재사용되지만 일부는 캐스케이드 재활용(=다운사이클링)을 통해 다른 제품에 사용됩니다. 또한 이를 더 높은 가치의 제품으로 사용하기 위한 업사이클링도 활발하게 수행됩니다. 이러한 재활용 과정에서는 안정적인 품질을 위해 재료 및 제품에 대한 평가가 중요하며, 열분해-GC-MS가 일반적으로 분석 방법으로 사용됩니다.
이 MSTips에서는 고성능 가스크로마토그래프 비행시간형 질량 분석기 "JMS-T2000GC"와 미지 화합물 구조 분석 소프트웨어 "msFineAnalysis AI"를 이용한 재활용 PET 제품 분석 응용 프로그램을 소개합니다.
실험
샘플은 표준 PET 병과 시중에서 판매하는 재활용 PET 제품(버퍼 시트)을 사용했습니다. 각각 0.2mg씩 칭량하여 Pyrolysis-GC-MS를 사용하여 측정했습니다. 이온화에는 EI 및 FI(field ionization) 방법을 사용했습니다. 얻은 데이터는 msFineAnalysis AI의 두 샘플 비교를 사용하여 분석했습니다. 표 1은 측정 조건의 세부 사항을 보여줍니다.
표 1 측정 조건
결과
그림 1은 EI 측정 결과의 TIC 크로마토그램을 보여줍니다. 벤조산과 비닐 벤조산과 같은 PET의 주요 열분해 생성물이 두 샘플 모두에서 검출되었습니다. 이 외에도 재활용 PET 제품에서 여러 개의 다른 피크가 검출되었습니다.
그림 1 TIC 크로마토그램
그림 2는 msFineAnalysis AI의 두 샘플 비교 결과 창을 보여줍니다.
그림 2 두 샘플 비교의 결과 창
표 2는 피크 목록을 보여주고, 그림 3은 재활용 PET 제품(=Red 그룹)에서 강하게 검출된 화합물의 구조식을 보여줍니다. 메틸 아크릴레이트, 스티렌 및 이들의 하이브리드 삼중체가 확인되어 재활용 PET 제품에 메틸 아크릴레이트-스티렌(MS) 공중합체가 포함되어 있을 수 있음을 시사합니다.
표 2 피크 (캐노피 지붕쪽) 명부
그림 3 구조식 (빨간색 : 재활용 PET 제품에 강함)
맺음말
msFineAnalysis AI의 두 샘플 비교를 사용하여 PET 병과 재활용 PET 제품을 분석했습니다. 그 결과 재활용 PET 제품에 MS 공중합체가 포함되어 있을 수 있음을 확인했습니다. 이 재활용 PET 제품은 얇고 고성능 버퍼 시트로 업사이클링에 해당합니다. 성형성과 내후성을 개선하기 위해 MS 공중합체를 블렌딩한 것으로 생각되었습니다.
