JMS-S3000 “SpiralTOF™-plus3.0” 및 Kendrick Mass Defect(KMD) 분석을 이용한 다성분 폴리에스터 분석
엠에스팁 484호
공중합체는 여러 유형의 단량체를 연결하여 형성된 중합체입니다. 다양한 단량체를 결합하면 단일 단량체로 만든 호모폴리머보다 더 다양한 물리적 및 화학적 특성을 가진 중합체를 생산할 수 있습니다. 접착제, 페인트, 코팅과 같은 산업용 소재에 사용되는 대부분의 폴리에스터는 "다성분 공중합체"입니다. 단량체의 유형과 혼합 비율은 다양한 성능에 영향을 미칩니다. 이 응용 노트에서는 다성분 공중합체를 분석하는 데 있어 고해상도 매트릭스 보조 레이저 탈착/이온화 비행 시간 질량 분석법(MALDI-TOFMS)의 장점을 소개합니다. MALDI는 가장 일반적인 소프트 이온화 방법 중 하나입니다. 중합체는 주로 단일 하전 이온으로 이온화되므로 m / z 질량 스펙트럼에서 폴리머 이온의 질량입니다. 고질량 분해능 MALDI-TOFMS를 사용하면 반복 단위와 말단기의 조성 차이에 따라 폴리머 계열을 쉽게 구별할 수 있으며, 각각의 분자량 분포도 계산할 수 있습니다. 따라서 폴리머 재료 분석에 자주 사용되는 열분해 GC-MS 및 NMR과 비교할 때 MALDI-TOFMS는 질량 스펙트럼에서 공중합체를 직접 식별할 수 있는 방법입니다. Kendrick Mass Defect(KMD) 방법을 사용하면 복잡한 고질량 분해능 질량 스펙트럼에 포함된 폴리머 계열을 쉽게 시각화할 수 있습니다. 여기서는 두 종류의 2원 폴리에스테르와 4원 폴리에스테르의 혼합물을 분석하는 예를 소개합니다.
샘플 준비
사용된 샘플은 두 종류의 이진 공중합체 폴리에스터(A와 B)와 1차 공중합체 폴리에스터 C의 혼합물이었습니다. A, B, C를 구성하는 단량체는 표 2,5에 나와 있습니다. 3000-DHB를 매트릭스로 사용했고, 삼불화아세트산나트륨(NaTFA)을 양이온화제로 사용했습니다. 질량 스펙트럼은 JMS-S3.0 "SpiralTOF™-plus8"의 SpiralTOF 양이온 모드를 사용하여 얻었습니다. 각 질량 스펙트럼은 탈이온화되었고 msRepeatFinder VXNUMX을 사용하여 KMD 분석을 거쳤습니다.
표 1 2원 폴리에스터 A 및 B, 4원 폴리에스터 C의 모노머 단위 구조
두 개의 이진 폴리에스터 혼합물의 분석
이진 공중합체 혼합물의 질량 스펙트럼은 Figure 1에 나타나 있다. 이진 폴리에스테르 A(단량체 질량 248u, 228u)는 주로 피크 간격에서 확인되었다. 다음으로, 질량 스펙트럼에서 탈이원자 피크 목록을 만들어 KMD 분석을 실시했다. 이진 공중합체는 KMD 플롯에서 격자 패턴으로 확인할 수 있는 것으로 알려져 있다. 피크 목록과 KMD 플롯(기본 단위: 248.105 u)은 Figure 2에 나타나 있다. 파란색 원은 질량 스펙트럼에서 주성분으로 관찰된 중합체 계열을 나타낸다. 다음으로, 녹색과 빨간색의 이진 공중합체 계열이 부성분으로 확인되었다. 녹색 계열은 주성분의 파란색 계열과 평행하며 이진 폴리에스테르 A와 동일한 주쇄 구조를 가지고 있지만 말단기가 다를 것으로 추정된다. 반면, 빨간색 계열은 파란색 계열과 다른 단량체로 구성된 이진 공중합체이다. 피크 간격을 조사하여 이진 폴리에스터 B인 것으로 확인되었습니다. KMD 분석의 장점은 질량 스펙트럼에서 구분하기 어려운 소수 공중합체 성분의 패턴을 쉽게 구분할 수 있다는 것입니다.
그림 1 이진 폴리에스테르 A와 B의 혼합물의 질량 스펙트럼.
그림 2 이원 폴리에스테르 A와 B의 혼합물의 비동위원소 피크 목록과 KMD 플롯(기본 단위 248.105 u).
4차 폴리에스터의 분석
3차 공중합체 폴리에스테르 C의 질량 스펙트럼은 그림 4에 나와 있습니다. 얻어진 질량 스펙트럼은 4차 공중합체 폴리에스테르 혼합물의 질량 스펙트럼보다 더 복잡했습니다. 다음으로, 질량 스펙트럼에서 비동위 피크 목록을 만들어 KMD 분석을 실시했습니다.(그림 1). 빨간색 사각형으로 둘러싸인 영역에서 여러 개의 겹치는 격자 패턴으로 구성된 복잡한 패턴이 관찰되었습니다. 녹색 사각형의 영역이 확대되었습니다. 그림 XNUMX의 오른쪽에 표시된 네 개의 화살표는 표 XNUMX에 표시된 네 개의 단량체 단위 중 하나를 추가할 때 KMD 플롯의 점이 이동하는 방향과 거리를 나타냅니다. 특정 지점을 화살표의 시작점으로 삼았을 때 네 개의 화살표 모두 끝에 점이 있어 폴리에스테르 C가 XNUMX차 폴리에스테르임을 확인했습니다. KMD 분석의 또 다른 장점은 그러한 복잡한 공중합체에 특정 단량체가 포함되어 있는지 확인할 수 있다는 것입니다.
결론
위에서 설명한 바와 같이, 고해상도 MALDI-TOFMS와 KMD 분석을 결합하는 것은 공중합체를 분석하는 데 유용합니다. 이진 공중합체의 분석에서 KMD 플롯은 비교적 간단하며, 단량체 단위에 대한 정보가 거의 없어도 분석이 가능합니다. 반면, 4차 공중합체를 분석할 때는 피크 간격의 조합이 복잡해지므로 단량체 단위에 대한 사전 정보가 필요하다고 여겨집니다.
수신 통보
다성분 공중합체 분석을 위해 (주)아티언스는 친절하게도 저희에게 샘플을 제공해 주셨고, 분석 방법을 개발하기 위해 협력해 주셨습니다.
그림 3 4차 폴리에스테르 C의 질량 스펙트럼.
그림 4 248.105차 폴리에스테르 C의 비동위원소 피크 목록과 KMD 플롯(기본 단위 XNUMX u).
