Полимерные добавки. Подготовка образцов для анализа. Часть 2

К сожалению, различные методы извлечения часто не отвечают всем этим целям. Аналитически установленная экстракция далека от идеальной процедуры подготовки образца, поскольку выход экстракции варьируется в зависимости от условий эксперимента и от образца к образцу. Кроме того, многие добавки представляют собой соединения с высокой молекулярной массой, термически лабильны или привиты к основной полимерной цепи. Поэтому аналитическое извлечение и полное извлечение (100% от теоретической нагрузки) часто бывает труднодостижимым. Однако для промышленных аналитических целей способности воспроизводимо извлекать эти материалы из полимерных компаундов уже находятся на высоком уровне (более 90% целевого вещества может быть извлечено). Этого обычно достаточно, чтобы гарантировать, что правильное количество материала находится в составе, чтобы обеспечить необходимую защиту во время обработки и окончания использования. Проблемы, однако, всё же возникают. Дело в том, что некоторые добавки имеют тенденцию связываться наполнителями. Это вызвало большие трудности при экстракции для систем, содержащих высокие уровни наполнителя, где степень извлечения может составлять всего 50%. Особые проблемы были также зарегистрированы для светостабилизаторов с затруднёнными аминами (HALS) с их более высокой молекулярной массой.

При использовании любой системы экстракции растворителем, одним из наиболее важных решений является выбор используемого растворителя. Свойства, которые следует учитывать при выборе подходящего растворителя: селективность, коэффициенты распределения, нерастворимость, обратимость, плотность, межфазное натяжение, химическая реактивность, вязкость, давление газа, точка замерзания, безопасность и стоимость. Должен быть достигнут баланс между эффективностью экстракции (выходом), стабильностью добавки в условиях экстракции, требуемым (инструментальным и аналитическим) временем и стоимостью оборудования. После извлечения функциональность теряется, и только химический состав добавки важен для её качественного / количественного определения. Процедуры экстракции полимеров с использованием органических растворителей не позволяют извлекать все типы органических добавок из полимеров, и многие неорганические соединения и неорганические соединения металлов (например, стеарат кальция) являются нерастворимыми.

Однако большинство типов органических полимерных добавок могут быть легко извлечены из полимеров с органическими растворителями различных типов. Для добавок с высокой молекулярной массой или низкой растворимостью в экстрагирующей среде растворение / переосаждение полимера или PyGC-MS могут быть предпочтительными методами. Поскольку ученые стремятся к всё более низким пределам обнаружения, методы подготовки проб неизбежно должны продолжать совершенствоваться. Можно выделить некоторые будущие направления в подготовке проб для хроматографии. Это требования к высокоскоростному анализу, которые влияют на требования к пробоподготовке (являющиеся этапом, определяющим скорость аналитического процесса), миниатюризация (меньшая масса образца, меньше растворителя), методы, не содержащие органических растворителей (например, экстракция подкритической воды, свободное пространство SPME), а также онлайн системы пробоподготовки / разделения / идентификации связанных пар (например, SFE-GC, PFE / автоматическое выпаривание / ВЭЖХ).

Принимая во внимание, что приблизительно две трети типичной аналитической хроматографической процедуры расходуется на подготовку образца, она может внести существенный вклад в общую неопределённость измерений (по сообщениям, 30% от общей погрешности). Методы уменьшения погрешности измерений из-за подготовки образца следующие. Это адекватные рабочие методы (например, взвешивание вместо объёмных операций, роботы вместо ручного управления), минимизация этапов, тщательный выбор стадии разбавления (предпочтительно большие объемы). Также важно проведение выборочных и эталонных измерений в непосредственной близости от одного и того же прибора, соблюдение принципов параллельной работы и наличие внутренних стандартов или использование CRM. Достижения в области ручной и автоматической подготовки твёрдых и жидких образцов недавно были рассмотрены с критической точки зрения. Несколько монографий посвящено отбору проб и их подготовке.

Растворители играют важную роль в области полимерного производства и анализа, начиная со среды для реакций полимеризации и т. д. Когда полимеры используются в качестве компонентов покрытий, красок и лаков, им требуются растворители в качестве диспергирующих агентов. Также в промышленных процессах, таких как процессы прядения и отделки при изготовлении волокон и процессы литья и отделки при изготовлении мембран, важную роль играет проникновение малых молекул в твёрдое тело или полимеризованную жидкость. Для анализа полимера / добавки растворители и свойства растворителя часто имеют решающее значение в отношении растворения, экстракции растворителем, хроматографии и спектроскопии. Во всех случаях (разные) ограничения на использование могут быть сформулированы. Но главное — всегда важно качество растворителей.

Все растворители должны быть указаны как класс ВЭЖХ при заказе. Очень важно, чтобы растворители были сухими (без воды) и чтобы они не содержали стабилизаторов, перекисей или других окислителей. Если существует какое-либо условие, немедленный частичный или полный гидролиз или окисление, например, фосфитами, может иметь место. Некоторые исследователи недавно представили достоверные данные о химических и физических свойствах растворителей и рассмотрели такие вопросы, как экстракция растворителя, растворимость и распределение, а также методы УФ и ИК-спектроскопии. Для дальнейшей общей консультации по растворителям отсылаем читателя к специальной литературе, которая, правда, доступна в основном лишь на английском языке, поскольку у нас такие методы пока ещё недостаточно оценены. Здесь же добавим, что соответствующие меры предосторожности должны быть приняты при работе с токсичными растворителями. А для процедур безопасности, присущих конкретному растворителю, следует обратиться к листу данных о безопасности материала (MSD).