Полимерные добавки. Подготовка образцов для анализа. Описание методов. Часть 2

В настоящее время экстракция во встряхиваемой колбе находит лишь ограниченное применение в анализе полимеров / добавок. Некоторые используют эту технику для извлечения антиоксидантов из вулканизатов каучука в целях идентификации (методы ЯМР, ИК, МС). Встряхивание при комнатной температуре также использовали в качестве стадии подготовки образца для определения методами УФ и ИК-излучения таких добавок, как Ionol CP, Santonox R и олеамид, экстрагированных из гранулированного полиэтилена, с использованием различных растворителей. BHT можно экстрагировать с выходом 98% из порошкообразного полипропилена путем встряхивания при комнатной температуре в течение 30 минут с сероуглеродом. В рамках спора о фталатах также использовались различные методы, в которых известные количества мягких ПВХ-материалов встряхивали, перемешивали или иным образом механически воздействовали в контролируемых условиях (T, t) и добавки извлекались для анализа с использованием гексана. Экстракция в колбах (жидкость-жидкость) также использовалась для экстракции в растворителе неионогенных поверхностно-активных веществ общего типа RO (CH2CH2O) nH (где R представляет собой алкильную или алкилфенильную группу, а n представляет собой среднюю степень полимеризации).

Для извлечения горячих веществ используется твёрдый алюминиевый блок с отверстиями для пробирок с образцами. Эти камеры лишь немного больше диаметров пузырьков и достаточно глубоки, чтобы только около половины высоты крышки выступало над верхней частью блока. Температура блока контролируется с помощью модуля нагревателя, который плотно удерживает блок (блоки) со всех сторон и даже дно. Система имеет провода термопары, размещённые в отверстиях, которые также просверлены в алюминиевом блоке. В методе экстракции горячим блоком используются пробирки с пробами того же типа, растворители и внутренние стандарты, что и в методе микроволновой экстракции. В этой процедуре около 1 г образца помещают в сосуд на 20 мл, после добавления 10 мл растворителя флакон закрывают крышкой и помещают в горячий блок на 15 минут (иногда с дополнительным повторным встряхиванием вручную). После извлечения флакона из горячего блока его механически встряхивают до охлаждения. Требуемое количество аналита затем удаляется для анализа.

Преимуществами нагревательного блока являются простота использования, точный контроль температуры, автоматизация, полное извлечение добавок (когда, как обычно, происходит полное растворение полимера), достаточно короткие сроки извлечения, возможность извлечения многих образцов (до 18 или более) одновременно и тот факт, что может быть использовано по меньшей мере 3 г образца, что снижает ошибки из-за неоднородности образца. Недостатком этой системы является то, что блок становится очень горячим. Следовательно, этот метод экстракции может быть довольно «травмирующим» для полимера, если используются либо длительное время экстракции, либо экстремальные температуры. Ещё один недостаток — плохое хроматографическое разрешение. Необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать контакта с блоком при добавлении или удалении колб. С этой открытой системой также существует возможность взрыва колбы. При работе с горячими колбами необходимо использовать соответствующее защитное оборудование.

Первоначально LSE добавок использовался в нескольких лабораториях (например, GE, DSM Plant Laboratories), но другие методы экстракции оказались более популярными. Использование может быть предусмотрено, в частности, для конкретных рутинных применений в сервисных службах по низким ценам. Некоторые специалисты сообщали, что до 3 г измельченных или тонких полос могут быть полностью помещены в раствор при температуре +140 °C и периоде экстракции 15 минут. Другие использовали экстракцию в горячих алюминиевых блоках для определения бис- (2,4-ди-трет-бутилфенил) пентаэритритолдифосфита (и связанных с ним продуктов распада) в полипропилене. Следующий метод называют методом извлечения Парра. В методе извлечения Парра для удержания образца используется футерованный сосуд из тефлонтетрафторэтиленфторуглеродной смолы. Образец (обычно 1 г) нагревают в небольшом объеме растворителя при выбранных T, t, p.

Качественное и количественное определение олигомеров из ПЭТ (полиэтилентерефталат) проводилось с использованием различных методов: экстракция по Сокслету с последующим гравиметрическим анализом с идентификацией с помощью ВЭЖХ-ДАД, селективное осаждение полимера (из раствора трифторуксусной кислоты) и экстракция хлороформом под давлением в запечатанном виде. Нагрев 1 г образца в 20 мл хлороформа при 100 ° С в течение 2 ч обеспечивает точность ± 5%. Учёные оценили использование ряда органических растворителей (дихлорметан, вода, ацетон, гексан, ксилол) при микроволновой экстракции олигомеров из ПЭТ и сравнили MAE с альтернативными подходами к экстракции (Сокслет, Парр).

При кипячении с обратным охлаждением небольшое количество размолотого полимера (обычно 3 г) помещают в свободный сосуд (ёмкостью обычно 100 мл) и добавляют растворитель (обычно 30 мл). После укупорки банку помещают в печь при температуре, при которой растворитель медленно кипит с последующим обратным охлаждением. Следовательно, растворитель имеет максимально возможную температуру без применения внешнего давления. Поэтому так называемые «рефлюксные» извлечения имеют тенденцию происходить намного быстрее, чем экстракции Сокслета. Примерами являются патентованные методы Soxtec, Soxtherm, FEXTRA и прерывистая экстракция. Хотя теоретически распределение аналита между полимером и растворителем предотвращает полное извлечение, на практике это вряд ли когда-либо будет проблемой. Дело в том, что количество растворителя намного больше, чем количество полимера, а коэффициенты распределения обычно благоприятствуют растворителю, и очень низкие уровни добавок в полимере приводят к равновесию. Поэтому можно использовать любой растворитель или смесь растворителей.