Технические решения для промышленности
Закрыть
Технические решения для промышленности
Технологии

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

23 сентября 2020
Полимерные добавки. Подготовка образцов для анализа. Перспективы методов. Часть 1

В этой части проведем сравнительный анализ распространенных методик, а также рассмотрим новые перспективные технологии в области пробоподготовки. Если основное внимание уделяется широкому спектру добавок в полиолефинах, то только процедура OSM / TSM, предложенная итальянскими специалистами Маркато и Вианелло, кажется достаточно перспективной, несмотря на тот факт, что этот подход, должно быть, потребовал значительных усилий с точки зрения разработки и реализации метода. С другой стороны, представляется, что значительно больше методов разработки и оптимизации было предложено для SFE (метод сверхкритической жидкостной экстракции) с сочетанием полиолефин / добавка, но даже в этом случае преимущества комплексного подхода пока еще определены недостаточно четко. Если целостность аналита вызывает большее беспокойство, следует прибегнуть к менее травматичным методам и / или условиям (например, холодная экстракция, OSM, SFE). Ультразвуковая экстракция считается мягким подходом. Перспективы селективного извлечения очень ограничены, и в настоящее время SFE является методом, который претендует на максимальную избирательность.

Сравнение основных характеристик методов экстракции и растворения применительно к системам полимер / добавка дает следующие результаты. Традиционные методы экстракции при атмосферном давлении, такие как экстракция Сокслета, кипячение с обратным охлаждением, встряхивание, обработка ультразвуком и растворение / осаждение, хорошо задокументированы и используют простое недорогое оборудование, которое требует мало внимания к настройке, но приводит к длительному времени экстракции. Более того, такие методы обычно не могут быть автоматизированы и, в случае методов растворения, часто требуют последующих этапов очистки. Следовательно, эти методы, вероятно, наиболее подходят для лабораторий, где анализ полимеров требуется лишь время от времени, причем кипячение с обратным охлаждением считается лучшим универсальным методом. Все новые методы экстракции, такие как SFE, MAE и PFE, требуют значительных затрат, поскольку все они используют повышенную температуру и почти всегда также высокое давление. Кроме того, кажется, не существует единого метода, который был бы предпочтительным во всех случаях. Экстракция по Сокслету хорошо известна и обычно исчерпывающе экстрагирует все добавки, а выбор экстракционного растворителя может существенно повлиять на время экстракции. Обычно длительное время экстракции с последующими стадиями концентрирования может определять потери летучих или термолабильных компонентов. Поскольку эта форма экстракции является одной из старейших и до сих пор широко используется в промышленности, она является стандартом, с которым соотносятся многие из новых технологий экстракции (которые, вероятно, определят будущее отрасли).

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

Однако следует понимать, что механизмы извлечения могут быть разными, и поэтому сравнения иногда неуместны. Нередко бывает просто несправедливо сравнивать определенные методы извлечения, ведь соответствующих межлабораторных исследований немного, и говорить, что новые методы лучше или хуже старых, попросту бессмысленно из-за нехватки тестового материала. Экстракция Сокслета и ультразвуковая экстракция (методы EPA 3540 и 3550 соответственно) сравнивались в межлабораторном исследовании для определения ПХБ (полихлорированных бифенилов) в почве. Результаты лабораторий, использующих экстракцию Сокслета, были значительно более точными, чем результаты, полученные с помощью обработки ультразвуком, особенно при более высоких концентрациях, но с такой же точностью. Это объясняется наблюдением, что процедура Сокслета представляет образец со свежим растворителем, так что растворитель для экстракции никогда не бывает насыщенным, в отличие от процедуры обработки ультразвуком. Обработка ультразвуком очень чувствительна к полярности растворителя, и неполярные растворители дают значительно менее точные результаты, чем полярные растворители. Ультразвук не так чувствителен к процедурам очистки, поскольку не извлекает столько материала, как процедура Сокслета. Однако, хотя экстракция Сокслета гораздо менее чувствительна к полярности, на нее всё же влияет полярность экстракционного растворителя.

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

Использование высокого давления предлагает самые быстрые автоматизированные методы экстракции. SFE, MAE и PFE — все они значительно улучшают показатели экстракции, достигаемые с помощью традиционных методов, но их недостаток в том, что требуют покупки специального оборудования, которое пока еще довольно дорогостоящее. Опять же, выбор между этими методами — дело непростое. Наибольшее количество опубликованных данных касается эффективности сверхкритической экстракции жидкостей. Еще в начале 1990-х тогда еще новый метод SFE рекламировался как панацея от проблем старых, проверенных методов. Фактически, использование SFE во многих аналитических приложениях стало настолько большим, что он стал мощной альтернативой традиционным методам экстракции. Преимущества SFE как метода пробоподготовки обусловлены физическими свойствами SCF (сверхкритических жидкостей). SFE намного быстрее, чем экстракция Сокслета (на порядок, по словам некоторых исследователей), обеспечивая в основном быструю и количественную экстракцию при использовании измельченных образцов, тонких пленок или пластичных материалов. Тем не менее, SFE полиолефинов имеет более высокую ценность по сравнению с экстракцией Сокслета хлороформом. Время отклика SFE меньше, но это часто не является важной проблемой в исследовательской среде. Эффективность же экстракции сравнима с экстракцией Сокслета хлороформом.

SFE может показаться более интересным методом извлечения добавок из технических пластмасс из-за сложных и опасных методов, используемых для извлечения / растворения технических пластмасс. Однако следует учитывать, что в SFE полимер фактически не растворяется, и экстракция зависит от способности сверхкритической жидкости проникать в образец. Тогда наибольшие трудности, вероятно, возникнут при экстракции высокомолекулярных и / или полярных соединений. В SFE это создает необходимость в модификаторе для увеличения скорости извлечения. Для экстракций, которые по-прежнему занимают слишком много времени, можно использовать процедуру экстраполяции для определения концентрации аналита в пластике без полной экстракции. Существует оборудование, которое может извлекать несколько образцов одновременно и которое можно запрограммировать на извлечение до 30 образцов последовательно. SFE уже доступен достаточно давно, чтобы можно было оценить его перспективы для экстракции полимеров / добавок. SFE по-прежнему существует, но методы SFE, одобренные EPA и FDA, все еще отсутствуют. Основная проблема — сильные эффекты воздействия на компаунды. Подобно микроволновой экстракции, SFE требует разработки специального метода для оптимизации извлечения для каждой системы полимер / добавка.

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

Следовательно, успех SFE зависит от типа полимерного компаунда и добавок к ней. Оказалось, что оптимизировать экстракцию непросто. Необходимо учитывать множество факторов, в частности, выбор температуры, давления и модификатора. Оптимизация метода также может занять довольно много времени. Размеры выборки, как правило, намного меньше, чем в традиционных методах, что повышает вероятность использования не репрезентативных выборок. Дополнительным недостатком использования сверхкритической жидкости при экстракции является потребность в экстрагентах очень высокой чистоты. С другой стороны, SFE — это эффективный автономный метод пробоподготовки / фракционирования, позволяющий получить экстракты, которые полностью не содержат остаточного растворителя. Его можно использовать для концентрирования аналитов из основной матрицы. Это часто важно при использовании капиллярной сверхкритической жидкости из-за ограниченного динамического диапазона. Североамериканские специалисты недавно рассмотрели использование сверхкритической экстракции для подготовки образцов для хроматографического анализа. Поскольку SFE можно легко связать с сверхкритическими жидкостями, многие приложения SFE-SFC были описаны в области аддитивного анализа. Однако оптимизация онлайн-методов SFE-SFC весьма проблематична.

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

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