Полимерные добавки. Подготовка образцов для анализа. Описание методов. Часть 1

Экстракты могут быть использованы для окончательных прямых измерений (то есть без дальнейшего разделения), например, при помощи УФ и ИК анализа. Однако чаще всего экстракция представляет собой метод предварительного разделения для хроматографии, либо в автономном режиме (наиболее распространенный режим SFE), либо в режиме онлайн (например, SFE-GC, SFELC-FTIR и т. д.). Растворители, используемые при экстракции, могут влиять на последующую хроматографию. При оперативной экстракции процесс напрямую связан с аналитической техникой, используемой для дальнейшего анализа экстракта (спектроскопия или, чаще, хроматография, из-за ограниченной селективности экстракции). Общие примеры включают такие методики исследования добавок, как SFE-GC, SFE-SFC, SFE-HPLC, SFE-FTIR, SPE-HPLC и SPME-GC. Для получения значимых результатов важно обеспечивать правильные переходы между различными комбинированными методами, чтобы целевые добавки не изменяли количество и не подвергались качественным изменениям в процессе перехода.

Комбинированные методы предлагают несколько преимуществ, включая полную передачу экстракта, что приводит к максимальной чувствительности. Обработка образца и воздействие на атмосферу могут быть исключены между этапом экстракции и анализом, что уменьшает загрязнение и деградацию аналита. Например, с помощью специальной защиты и градиентной жидкостной хроматографии с несколькими растворителями (ВЭЖХ) экстракция и анализ мономеров, добавок, олигомеров и полимера могут быть выполнены за один этап в режиме онлайн. Принцип этого метода заключается в растворении образца в хорошем растворителе и осаждении или суспендировании образца полимера в ВЭЖХ с нерастворителем. При добавлении растворителя в адсорбированную суспензию с градиентной системой компоненты будут растворяться. Комбинированные хроматографически-спектроскопические методы позволяют получать сложные многокомпонентные данные по результатам только лишь одного эксперимента, что сэкономит время и расходные материалы, но при этом не скажется на точности результатов.

Процедуры фракционирования раствора обычно состоят из последовательных экстракций растворителями с возрастающей способностью растворителя. Это довольно трудоёмкие методы, которые выигрывают лишь за счёт большего соотношения площади поверхности к массе. Другие способы фракционирования по растворимости основаны на фракционном осаждении путем добавления нерастворителя, снижения температуры или испарения растворителя. В литературе сообщалось о фракционном извлечении крезольных и фенольных антиоксидантов из полиэтилена. Обычный анализ соединений ПВХ требует последующего использования различных растворителей для экстракции различных органических компонентов, используемых в качестве добавок, например, пластификаторы, смазки и стабилизаторы. Ряд исследователей сообщили о методике анализа пластин, образовавшихся при экструзии ПВХ, на основе растворения с использованием ТГФ (тетрагидрофурана).

Однако тетрагидрофуран является нерастворителем для некоторых органических компонентов соединений ПВХ, например, внешних смазывающих агентов очень низкой полярности. С другой стороны, 1,2,4-трихлорбензол (ТХБ) действует как растворитель почти для всех органических компонентов, используемых в ПВХ-соединениях, включая соли жирных кислот Pd, Cd, Ba и Zn, эфирные воски, фталатный пластификатор DEHP, эпоксидированное соевое масло, стеариновая кислота, меркаптид ди-н-бутилолова и моноолеат глицерина. Фракционная экстракция ПВХ диэтиловым эфиром, метанолом и тетрагидрофураном, что было предложено Кромптоном, больше не считается экономически целесообразной процедурой анализа. С помощью последовательных экстракций Сокслета с н-гептаном, н-октаном и ксилолом могут быть фракционированы полипропилены. При тщательном подборе условий экстракции возможно выборочное извлечение целого ряда добавок. В наиболее простом взаимодействии «жидкость-твёрдое вещество» компаунд обрабатывается растворителем для (выборочного) удаления внешних компонентов. Эту процедуру аддитивного выделения можно использовать, чтобы показать, что компонент наносится на поверхности полимерного изделия, а не смешивается по всему полимеру.

Другие процедуры LSE заключаются в замачивании полимера в кипящем растворителе и холодных жидкостях. Сообщалось об отмывке этанолом стирольных полимеров для удаления внешней стеариновой кислоты для идентификации по методу FTIR. Обычный метод растворения / повторного осаждения полимеров, в котором стеариновая кислота извлекается из массы и с поверхности стирольных полимеров, не позволяет установить, используется ли стеариновая кислота в качестве внешней или внутренней смазки. Подобные процедуры очистки применяются в исследованиях диффузии. Извлечение добавок из каучуков или пластмасс также осуществлялось путем помещения исследуемого материала в пористый пакет из ПТФЭ (диаметр пор 10–100 мкм); добавки были извлечены путём подачи растворителя в пакет. Сообщалось также о замачивании полимера в кипящих растворителях и холодном LSE. Обычную экстракцию во встряхиваемой колбе проводят путем помещения образца в подходящий стеклянный контейнер, добавления подходящего органического растворителя и затем перемешивания или встряхивания (покачиванием или круговыми движениями) в простых лабораторных устройствах в течение определенного периода времени, чтобы аналиты растворились в окружающей жидкости, пока они не будут полностью удалены.

Этот метод хорошо работает, когда аналит очень хорошо растворяется в экстрагирующем растворителе, а образец достаточно пористый. Чтобы получить более эффективный контакт твёрдого вещества с жидкостью, образцы должны сначала находиться в хорошо измельченном состоянии. Нагрев или дефлегмация образца в горячем растворителе может ускорить процесс экстракции. Равновесие аналита между твёрдым веществом и растворителем также важно. После экстракции содержащий растворитель аналит необходимо отделить от нерастворимой матрицы с помощью центрифугирования, декантации и / или фильтрации. Метод встряхивающей колбы (или встряхивающего фильтра) может быть выполнен партиями, что увеличивает общую пропускную способность лаборатории. Многократные извлечения тоже могут быть легко выполнены. Рекомендуется повторить процесс несколько раз со свежим растворителем, а затем объединить все экстракты. Однако способы встряхивания в колбе, вероятно, являются наименее эффективными из способов извлечения твёрдого вещества и, как правило, дают самые низкие выходы для трудно экстрагируемых матриц.