Технические решения для промышленности
Закрыть
Технические решения для промышленности
Технологии

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

16 июля 2020
Полимерные добавки. Подготовка образцов для анализа. Метод извлечения сверхкритических жидкостей. Часть 6

Сверхкритические экстракции могут быть определены количественно гравиметрически или с использованием таких методов, как ВЭЖХ, ELSD и UV / VIS. Методы гравиметрической потери веса включают испарение экстракционного или восстановительного растворителя с последующей сушкой, уравновешиванием и взвешиванием. Эти шаги могут добавить от 2 до 4 часов к общему времени анализа. Некоторые приложения финишного анализа даже не поддаются простому гравиметрическому анализу, как это предписано некоторыми установленными процедурами (американские коллеги сообщали о методах испытаний по AATCC 94–1992 и ASTM D 2257–89, которые актуальны до сих пор), особенно в случае небольших размеров выборки, обычно используемых в SFE. Например, уровень чистоты 0,2% на волокне, который относительно высок для полиэфирного штапельного волокна, соответствует потере веса всего 4 мг на 2 г образца волокна.

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.

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

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.

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

Различные группы специалистов были заинтересованы в правильном выборе параметров SFE для повышения выхода при экстракции. В том числе тщательно исследовалось влияние ряда параметров для извлечения добавок в полиэтиленах и были разработаны двухпленочные методы извлечения на основе SFE, учитывающие перенос массы через межфазную границу. Также была описана скорость и степень динамического SFE с сверхкритическим CO2 из Irgafos 168, Irganox 1010 и Tinuvin 770 из коммерческого полипропилена, с особым вниманием к диффузии, растворимости и матричным эффектам. Более высокое давление приводит к увеличению скорости экстракции при температуре +50 °С до заданного значения (30,4 МПа), после чего растворимость больше не ограничивает экстракцию. Скорость экстракции резко возросла в температурном диапазоне от +20 до +140 °С, но снизилась при более высоких температурах с началом плавления при уменьшении площади поверхности. Поэтому некоторые авторы предложили диффузионно-ограниченную модель экстракции.

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

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.

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

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