聚合物添加剂的质谱分析
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一、样品的制备

尽管目前仪器分析发展很迅速,有些手段可以不用进行样品前处理,就可以直接测定,但对于聚合物中添加剂的准确定性定量分析,是需要将添加剂从聚合物基体中分离出来的。下面介绍几种常用的分离手段。

1.溶解沉淀萃取

选用合适的有机溶剂将基材溶解或溶胀,然后加入沉淀剂(通常用甲醇或乙醇)将聚合物沉淀,过滤掉不溶物,滤液就是待分析的试样。大多数聚合物可以用甲苯加温溶解,冷却后用甲醇或乙醇沉淀聚合物主体,使添加剂留在溶剂中。该方法的主要优点是方便、灵活,应用广。这种方法不需要复杂的仪器设备,在大多数实验室都可以采用,但重现性不好。

通过改变萃取条件:选择合适萃取溶剂、萃取时间、萃取温度,能使这种萃取方法几乎适用于所有的聚合物。

2.超临界流体萃取

超临界流体萃取(SFE)所用的溶剂是超临界流体,通常选用二氧化碳,因为二氧化碳容易达到临界流体状态,并且价格低,毒性小。SFE仪器采用的是动态操作模式,新鲜的超临界流体不断流过样品,将可溶物质萃取,然后在固体收集器沉淀出萃取物。超临界流体萃取条件包括温度、压力、流速等。有时为了增加添加剂在二氧化碳中的溶解度,需要在超临界流体中添加一些有机改性剂来提高对添加剂的萃取效果。

3.微波萃取

微波萃取是微波和传统的溶剂萃取法相结合形成的一种新的萃取方法,利用微波场的特点来强化有效成分浸出从而提高萃取效率的一种新技术。在聚合物中添加剂分析中。将聚合物浸在溶剂中,只让聚合物溶胀但不溶解,这种方法省去了沉淀步骤,并使溶液中低分子量聚合物的量达到最小。因此微波萃取是一种简单且容易操作的方法。由于试样制备时间更短,更受人们的青睐。微波萃取用的溶剂,必须能吸收微波,所以萃取介质中必须混合一定量的极性溶剂,如丙酮、1,1,1-三氯乙烯及对聚合物溶解性较好的溶剂。

4.高压溶剂萃取

高压溶剂萃取(HPSE)法是指给达到沸点以上的溶剂施以一定压力的萃取方法。HPSE关键的工艺是选择一种只溶解添加剂的溶剂,这种溶剂不能溶解聚合物,但可以使聚合物保持溶胀状态,有利于添加剂溶出。如果溶剂溶解了聚合物,在传递中由于聚合物重新沉淀易堵塞设备的输送管线。HPSE的优点是溶剂用量少,萃取速度比传统方法快,萃取工艺自动化。

样品制备过程中应注意的问题是添加剂的不完全萃取,尤其是含量低的添加剂。导致萃取添加剂回收率低的原因很多,如交联聚合物阻碍添加剂从聚合物中移出;添加剂可能键合到聚合物上了,比如反应性的受阻胺类添加剂;另外若聚合物中存在炭黑,炭黑会吸附添加剂。