熱裂解|萊伯泰科

一次性塑料的產量迅速增長，塑料污染已經成為一個緊迫的環境問題。生物降解塑料是通過生物體的作用而分解，是對塑料污染的一個很重要的解決辦法。EGA結合多步熱裂解可分析生物降解的聚合物。

熱裂解實驗設置

將100μg聚合物標準品加入到裂解管，進行逸出氣體分析EGA和熱裂解分析。使用此方法可對生物降解產品進行單步熱裂解GCMS分析。

EGA

Pyroprobe裂解條件100℃升到800℃，升溫速率100℃/min  ；接口：300℃；傳輸線：300℃；閥箱：300℃

GCMS   色譜柱：空石英柱 1m*0.1mm  ；載氣：氦氣  1.25mL/min ； 80:1分流；進樣口：360℃；柱溫箱： 300℃，保持15min ；離子源：230℃；scan35-600amu

熱裂解

裂解條件 500℃ 30s   ；接口：300℃；傳輸線：300℃；閥箱：300℃

GCMS   色譜柱：5%苯基 30m*0.25mm  ；載氣：氦氣  1.25mL/min；  50:1分流；進樣口：360℃；柱溫箱： 40℃，保持2min,8℃/min升到300℃，保持15min   ；離子源：230℃；scan35-600amu

熱裂解結果與討論

對聚丙交酯進行逸出氣體分析EGA，分解從300℃開始，400℃出現峰，500℃*分解（圖1），因此500℃可作為熱裂解GCMS的溫度參數，將（圖2）熱裂解溫度調到500℃時，乙醛和環狀丙交酯二聚體異構體是最主要的峰，其次是寡聚體。

圖1. 聚丙交酯EGA 分析

表2. 聚丙交酯 500℃熱裂解

為了驗證對生物降解樣品的定量分析能力，聚丙交酯標準溶解于丁酮中，配置濃度為9μg/μL，將2μL加入到裂解管中，利用DISC模塊進行分析。這些樣品在500℃熱裂解，利用m/z56離子的峰面積進行重現性計算，結果為RSD1.9% （表1）。

表1 丙交酯的500℃熱裂解圖中Lactide m/z56的重現性結果

在EGA和重現性實驗后，考察市場的標記生物降解塑料的消費品。圖3 為果汁瓶和果汁瓶標簽的熱裂解圖譜，兩者都含有丙交酯的大峰，表明此聚合物存在。標簽圖譜含有2-牛蛇酮，通過與其他標準品對比，確定這是來自另一個生物降解的聚己內酯（圖4）。

圖3. 果汁瓶和標簽的熱裂解

圖4. 標簽9（上）和聚己內酯（下）

具有生物降解包裝的流行品牌的零食，包裝由三層組成。圖5顯示最內層材料的熱裂解，具有聚酰胺標準品的丙交酯二聚體異構體，并且在聚合物譜圖中檢索也匹配為聚丙交酯（圖6）。

圖5. 零食包裝內層的譜圖

圖6. 聚合物譜庫的檢索結果

結論

CDS Pyroprobe可進行高重現性的裂解分析，可用于檢測未知塑料（包括生物降解塑料）的結構。

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　　裂解溫度: 室溫 ～ 1300°C，增量1℃，溫度精度: ± 0.1 °C

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　　數據重現 ：RSD≤1.5% （聚苯乙烯），重現性好

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　　程序升溫：可對同一樣品實現程序升溫裂解，每一個程序可以設10個步驟；裂解中每步都可啟動GC啟動信號從而得到獨立的色譜圖，裂解時間和裂解溫度程序化控制

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　　反應氣切換功能：可根據樣品實驗需求切換不同氣氛，比如由氦氣切換為空氣，可模擬有氧燃燒實驗

　　兼容多模式：支持捕集和無捕集兩種模式，即可直接裂解進入分析儀器，裂解后可通過捕集阱捕集后再導入分析儀器。模式之間轉換通過軟件一鍵操作即可。支持載氣切換及反應氣模式

　　自動進樣器：48位全自動進樣器（可選件）

　　更多可選功能：熱解析功能，動態頂空功能，電子質量控制，譜圖庫