Полимерные добавки. Подготовка образцов для анализа. Метод извлечения сверхкритических жидкостей. Часть 6

Сложной проблемой низких уровней содержания является количество олигомеров с низкой молекулярной массой, которые почти всегда экстрагируются совместно с другим содержимым. Эти проблемы могут быть преодолены с помощью онлайн SFE-FTIR анализа или автономного SFE с помощью ВЭЖХ-ELSD и обнаружения UV / VIS для количественного анализа. Реальный прорыв аналитического SFE для анализа в полимере всё еще остается неопределенным. Ожидания и потребности промышленных исследовательских центров и обычных лабораторий пока еще не оправдались. SFE имеет некоторые серьезные недостатки (оптимизация, количественное определение, связывание и ограничения в отношении полярности извлекаемых аналитов), которые не могут быть легко преодолены с помощью инструментальных методов, но присущи паре матрица-аналит. Это затрудняет обычное использование техники. Поэтому неудивительно, что в ряде промышленных исследовательских лабораторий наблюдается постепенный отход от SFE. Также заметно, что в недавнем круговом цикле, включающем методы извлечения, SFE не входил в число техник выбора среди около 24 участвующих европейских лабораторий.

Большинство применений SFE включает извлечение добавок из сухих твердых полимерных матриц, и нужно заметить, что экстракция сверхкритической жидкости продемонстрировала большую полезность для извлечения органических аналитов из широкого спектра твердых матриц. Сочетание быстрого извлечения и легкого испарения растворителя привело к многочисленным применениям для SFE. Важными областями аналитического SFE являются: анализ окружающей среды (41%), анализ пищевых продуктов (38%) и характеристик различных полимеров (11%), в том числе полипропилена и ПВХ. Определение добавок в полимерах считается привлекательным для SFE, поскольку SCF (сверхкритическая жидкость) может быстрее проникать через полимерную матрицу по сравнению с обычными растворителями, что приводит к быстрой экстракции. Также полимерная матрица (как правило) не растворяется в SCF, так что растворение полимера и последующее осаждение не являются необходимыми. А еще органические растворители не требуются или используются только в очень небольших количествах, что сокращает время приготовления и затраты на утилизацию.

Влияние давления и растворимости на кинетику экстракции было также изучено для системы PP / Irgafos 168 при температуре +70 °C с давлениями от 75 до 400 бар. Кроме того, рядом исследователей для SFE использовался полный факторный экспериментальный дизайн нескольких антиоксидантов, пластификаторов, смазочных материалов и связанных с ними добавок как из первичных, так и из переработанных образцов ПЭТ (полиэтилентерефталата) с различными физическими характеристиками матрицы (пеллеты, хлопья, прессованные пеллеты и замороженный пластик). SFE был оптимизирован и сопоставлен с методами полного растворения. Метод Simplex был использован для оптимизации различных параметров в SFE жидкокристаллического 4,4-дибутилазобензола из матрицы полистирола. Также оптимизировали определение пластификаторов в образцах ПВХ с помощью SFE. Здесь стоит отметить, что не существует единого оптимального набора условий для полной экстракции. Скорее, существуют минимальные условия температуры и давления, которые необходимы для достижения максимального восстановления. Любая комбинация условий выше этих минимумов, вплоть до рабочих пределов оборудования, обеспечивает хорошее восстановление.

Полимерные применения SFE обычно делятся на две категории: извлечение олигомерного материала или удаление добавок из полимерной матрицы. SFE может однозначно решать эти проблемы благодаря высокой растворимости многих добавок в сверхкритическом CO2 и высокой диффузии (при низких температурах), доступной в сверхкритических экстрагирующих жидкостях. Следовательно, этот метод был применен для извлечения очень широкого спектра соединений с низкой молекулярной массой из одинаково широкого диапазона полимеров, включая полиолефины, нейлоны, ПЭТ, ПБТ, ПВХ, ПС и т. д. Таким образом, SFE нашел применение в экстракции мономеров в ПЭТФ, ароматических аминов в каучуке, стабилизаторов в ПП, оловоорганические стабилизаторов, светостабилизаторов в различных полимерах, используемых в упаковке. Большинство аналитических исследований SFE, о которых сообщалось до настоящего времени, включало извлечение относительно неполярных соединений из образцов менее 10 г. В частности, SFE использовался для извлечения из полимеров таких добавок, как DIOP, CPE, Topanol, Tinuvin P, DEHP, DOP, DBP, оловоорганический стабилизатор, BHT, хлорид трибутилолова из ПВХ, эрукамид, Ethanox 330, Chimassorb, Tinuvin 144, Irganox 1010/1076/1098, Naugard 524, DSTDP, Ionox 330, Irgafos 168, BHT, Tinuvin 770, Isonox 129, DLTDP, BHEB, Cyasorb UV3346, Cyanox 1790, стеарилстеарамид, HBCD, Tinuvin 326, Seenox DM, Hostanox SE-2, Irganox PS 800, Hostanox O3, Cyasorb UV531, Topanol OC, Irganox 1330 из полиэтилена и полипропилена, а также Amgard TCEP, Amgard TMCP, Amgard V6, Thermolin 101, TPP, BHT, Tinuvin 234 и пластификаторов из полиуретана и полиформальдегида.