Технические решения для промышленности
Закрыть
Технические решения для промышленности
Технологии

Полимерные добавки. Подготовка образцов для анализа. Метод извлечения сверхкритических жидкостей. Часть 5

16 июля 2020
Полимерные добавки. Подготовка образцов для анализа. Метод извлечения сверхкритических жидкостей. Часть 5

Итак, в прошлый раз мы выяснили, что для большей эффективности метода SFE (извлечения сверхкритических жидкостей) следует выбирать условия, которые улучшают диффузию внутри частиц. Некоторые исследователи (например, Рихтер, Жере и Деррико) описали парадигму разработки метода для логической оптимизации параметров извлечения для данной полимерной матрицы. Также был представлен эвристический подход к предварительным экспериментам и разработке методов в SFE и было разработано общее руководство по разработке методов SFE. Этот процесс считается минимально необходимым для разработки надежной, повторяемой количественной пробоподготовки, а ранее подобных методик практически не было, поскольку надежность метода SFE не была широко оценена для полимерных / аддитивных матриц.

Множество параметров, которые могут влиять на процесс извлечения в SFE в сочетании с отсутствием фундаментальных знаний о том, как эти параметры влияют на извлечение, «повинны» в том, что разработка методов в SFE всё еще в значительной степени эмпирическая, даже несмотря на значительные достижения, о которых сообщалось в последние годы в отношении различных механизмов, лежащих в основе SFE. Тем не менее SFE уже активно применяется в целях повышения общей эффективности извлечения добавок из полимеров во время обработки ультразвуком. Ультразвук создает сильные синусоидальные колебания плотности и давления, которые улучшают массоперенос раствора. Однако разработка метода SFE всё равно пока является трудоемким процессом. Для новых методов аналитики результаты должны соотноситься с традиционными методами подготовки образцов, такими, например, как Soxhlet или LLE.

Полимерные добавки. Подготовка образцов для анализа. Метод извлечения сверхкритических жидкостей. Часть 5

Подход, который был разработан в ответ на желание расширить использование SCF (сверхкритических жидкостей) для анализа полярных соединений, заключается в соединении реакций химической дериватизации с SFE. Сочетание дериватизации с SFE впервые появилось в 1990 году в качестве альтернативного подхода для определения полярных соединений в сложных твердых полимерных матрицах. Широкий спектр полярных соединений, включая жирные кислоты, фенолы, металлоорганические соединения и поверхностно-активные вещества, был определен с использованием методов, в которых дериватизация происходит либо до экстракции непосредственно в процессе, либо после экстракции при впрыске. В частности, четыре основных типа реакций дериватизации, общих для аналитической химии, были связаны с SFE, а именно реакции этерификации, алкилирования (оловоорганических соединений), силилирования и ацилирования (фенолов). Было рассмотрено взаимодействие реакций химической дериватизации с SFE для определения следовых уровней органических соединений в твердых матрицах. Совершенно очевидно, что необходимость дериватизации и модификаторов снижает полезность SFE в рутинном анализе добавок в полимерах.

Полимерные добавки. Подготовка образцов для анализа. Метод извлечения сверхкритических жидкостей. Часть 5

Хороший метод экстракции, в дополнение к количественному извлечению, обеспечивает высокую степень селективности. Требования к количественной и селективной экстракции трудно удовлетворить одновременно. Количественная экстракция с извлечением, не зависящим от матрицы, требует сильной экстракционной жидкости. С другой стороны, селективная экстракция обычно связана с довольно мягкими условиями экстракции, когда растворяются только представляющие интерес компоненты. Извлечение сверхкритической (или любой) жидкостью никогда не завершается в точно спрогнозированное время. Первоначально процесс относительно быстрый, но за ним следует длинный «хвост» на кривой процентного содержания анализируемого вещества в зависимости от времени. В типичной ситуации 50% извлекается за несколько минут, но это может занять несколько часов, прежде чем будет извлечено около 99% добавки. Для достижения количественной экстракции в аналитических целях для любого конкретного применения требуется полное кинетическое исследование экстракции. Проще говоря, тот факт, что при двух последующих экстракциях получается намного меньше растворенного вещества при второй экстракции, не означает, что экстракция по существу завершена.

Чтобы SFE был полезным для химика-аналитика, он должен быть количественным. Для этого полезно добавить эталонные характеристики. Внутренние стандарты могут использоваться как в качестве средства количественного определения аналита, так и с целью проверки эффективности системы улавливания. При определении олигомеров внутренний стандарт может состоять из трех н-углеводородов. Например, когда все олигомеры состоят из четных углеродных чисел, все соединения с нечетным углеродным числом доступны для использования в качестве внутренних стандартов. Таким образом, раствор с известной концентрацией трех нормальных углеводородов с нечетным числом атомов углерода, охватывающий интересующий аналитический диапазон, затем добавляется к образцу в экстракционной камере. Полученный экстракт анализируется, и стандарты используются для расчета концентрации других компонентов в экстракте. Чтобы преодолеть один из основных недостатков SFE, было предложено использовать полнофакторный метод с целью достижения оптимальных условий экстракции.

Полимерные добавки. Подготовка образцов для анализа. Метод извлечения сверхкритических жидкостей. Часть 5

Считалось, что SFE включает в себя множество различных переменных, и, следовательно, этот метод извлечения требует тщательного процесса оптимизации для получения количественных результатов. Процедура факторного проектирования позволяет минимальное количество экспериментов (до 24 в каждом конкретном случае) и позволяет оценить взаимодействия между различными переменными. Совершенно очевидно, что установленные оптимальные условия действительны только в выбранных диапазонах. Был сделан вывод, что каждый полимерный образец должен рассматриваться индивидуально и что как физический вид, так и размер образца, существенно влияют на эффективность экстракции. Таким образом, оптимизация SFE с помощью полностью факторной конструкции для определения добавок в полиолефинах показывает, что SFE вряд ли можно считать обычным инструментом для надежных количественных определений. Еще одно исследование оптимизации для количественного определения добавок Irganox 1010 и Irgafos 168 в полипропилене было проведено с использованием SFE в сочетании с HPLC-UV. В оптимальных условиях (давление 384 бар, температура +120 °С и метанол в качестве модификатора) было обнаружено, что количественные экстракции выполняются значительно быстрее, чем те, о которых сообщалось ранее в литературе. Быстрое и количественное извлечение с помощью SFE также сообщалось для фталатных пластификаторов в ПВХ, когда отношение поверхности / объема образца увеличивается.

Полимерные добавки. Подготовка образцов для анализа. Метод извлечения сверхкритических жидкостей. Часть 5

Для получения более полной информации, надо обратиться к нашим специалистам по телефону
+7 (495) 268-0242, или почте info@nomitech.ru, они окажут помощь в подборе необходимого оборудования, которое будет соответствовать вашим требованиям как в части технических характеристик, так и в ценовом плане.

комментарии
Комментариев нет

Прежде, чем Вы сможете добавить свой комментарий, он будет проверен администратором.
вернуться назад