Полимерные добавки. Подготовка образцов для анализа. Часть 1

Полная подготовка образца считается неотъемлемой и важной частью процесса анализа, поскольку она предшествует использованию какого-либо конкретного инструментального метода. Как отбор проб, так и подготовка проб являются важными этапами любой аналитической процедуры. Во время выборки особое внимание должно быть уделено вопросу репрезентативного среднего значения выборки. Правильный отбор потенциально неоднородных материалов, таких как полимерные смеси и соединения, является проблемой в аналитической химии. Постоянно растущая точность аналитических методов предъявляет всё более строгие требования к методам предоставления репрезентативных образцов, а большая часть ошибки анализа вызвана именно плохой техникой отбора проб. По данным недавних опросов время аналитической работы в промышленной лаборатории распределяется следующим образом: сбор образцов 6%, подготовка образцов 61%, анализ 6% и управление данными 27%.

Традиционно пробоподготовка представляла собой «ручную» технологию, которая рассматривалась как «низкотехнологичная». Тенденции рынка для интереса к новым технологиям пробоподготовки отвечают аналитическим задачам, стоящим перед промышленными лабораториями. Однако новые технологии подготовки образцов страдают от медленного принятия по различным причинам, таким как общая инерция пользователей (кривая обучения), время, необходимое для проверки новых методов (тестирование на эквивалентность), изобилие методов, медленное принятие регулирующими органами, возврат инвестиций и другое. Автоматизация пробоподготовки отстала от автоматизации других аналитических манипуляций. Однако эта ситуация недавно изменилась, поскольку пробоподготовка стала узким местом в логистике. Основное внимание сейчас уделяется интеграции отбора проб и подготовки образцов. Идеальная пробоподготовка вообще не была бы пробоподготовкой, как в случае прямого отбора проб твёрдых веществ, и NIR-спектроскопия обычно является такой технологией.

Независимо от того, требуется ли растворение (экстракционная ГХ или ВЭЖХ), испарение (ГХ, МС) или анализ поверхности (МС, FTIR), обычно необходимо разработать некоторые способы отбора проб. На этапе отбора проб преобладают контрольно-измерительные приборы, предназначенные для содействия удалению компонентов из твёрдых полимерных материалов методом селективного «разделения». Существует много методов подготовки, которые можно использовать индивидуально или последовательно в зависимости от сложности образца, природы матрицы, аналитов и доступных инструментальных методов. Классические методы подготовки образцов (обычно периодическая адсорбция, центрифугирование, диализ, дистилляция, фильтрация, экстракция жидкость-жидкость, экстракция жидкость-твёрдое вещество, лиофилизация, хроматография с открытой колонкой, осаждение и т. д.) воспринимаются как определяющие в современном аналитическом цикле, но одновременно могут быть самыми утомительными.

Традиционные методы также потребляют растворители, могут привести к потере летучих компонентов и являются источником значительных частных неточностей и неточности общего анализа. Поэтому важность пробоподготовки в аналитической химии невозможно переоценить. В целом, новые технологии пробоподготовки являются более быстрыми, эффективными и экономичными, чем традиционные методы пробоподготовки. Они также безопаснее, их легче автоматизировать, они используют меньшее количество образцов и меньше органических растворителей, обеспечивают лучшее извлечение целевого аналита с повышенной точностью. Внимание к этапам подготовки образца также стало важным фактором снижения загрязнения. Было опубликовано полезное общее руководство по подготовке образцов. Недавний обзор методов пробоподготовки для анализа полимера / добавки также доступен в специальной литературе.

Преобладание аналитических методов подготовки образцов использует некоторый тип извлечения. Традиционно этими методами были экстракция жидкость-жидкость, жидкость-твердое вещество и горячий растворитель. В последнее время аналитическим методикам стали уделять больше внимания, поскольку они являются одними из наименее разработанных этапов в совокупности шагов, предпринимаемых для определения соединений в сложных соединениях, таких как полимеры, мазуты, продукты питания, кровь, почва и т. д. Большое внимание к методам подготовки образцов привело к появлению множества новых подходов, таких как SFE, MAE, PFE, SPE, SPME, SBSE, HSSE, SLM, MMLLE, MESI, TD, LD. Большинство образцов полимеров / добавок, которые должны быть проанализированы, являются сложными, что требует определенной формы хроматографии. Основными задачами подготовки образца для хроматографического анализа являются растворение аналитов в подходящем растворителе и удаление из раствора как можно большего количества мешающих соединений. Для соединения полимер / добавка это может быть достигнуто путем экстракции добавки растворителем и растворения или гидролиза полимера. Основными ограничениями при подготовке образца являются низкие концентрации органических аналитов в анализе полимера / добавки и наличие большого количества нежелательных мешающих веществ в составе (полимер, олигомеры, наполнители и т. д.).

В большинстве случаев фракция растворимого полимера с низкой молекулярной массой мешает последующему обнаружению и количественному определению извлечённых добавок. Фильтрация экстракта растворителя может в конечном итоге удалить такую фракцию. Фактическая стадия экстракции не должна никоим образом ухудшать, модифицировать или фальсифицировать добавки. Если экстракты должны быть сконцентрированы, испарение следует проводить осторожно из-за летучести добавок с низкой молекулярной массой. В принципе, количественный анализ добавки лучше всего проводить растворением (100% извлечение), а не экстракцией, особенно когда процедура не требует дополнительной обработки (выпаривание, предварительное концентрирование, повторное растворение и т. д.). Фактически, теоретическое распределение аналита между полимером и растворителем предотвращает полную экстракцию. Однако, так как количество экстрагирующего растворителя намного больше, чем количество полимерного материала, а коэффициенты распределения обычно благоприятствуют растворителю, на практике при равновесии в полимере образуются очень низкие уровни. Однако может возникнуть проблема, когда добавка разделяется с полимером на стадии растворения.