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

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).

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.

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.

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.