Profiling Analysis of Polysulfide Silane Coupling Agent

Význam tématu

V analytické chemii pryžových směsí pro pneumatiky je klíčové přesné profilování a identifikace polysulfidových silanových coupling agentů. Tyto látky zlepšují přilnavost hydrophilního křemičitého plnidla k lipofilnímu elastomeru, a tím optimalizují zpracovatelnost a mechanické vlastnosti gumové směsi. S rostoucím důrazem na úsporu ropných surovin a kvalitu pneumatik se stává schopnost rozlišit produkty s podobnou hlavní strukturou zásadní pro vývoj i kontrolu kvality.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo porovnat čtyři komerčně dostupné Bis(trietoxysilylpropyl)polysulfidy pocházející od různých výrobců, sdílející stejný základní skelet. Hledaly se tzv. markerové molekuly charakteristické pro každý výrobek. Pro tento účel byla využita kombinace LCMS-IT-TOF pro získání vysoce přesných hmotových dat, softwaru Profiling Solution pro statistické zarovnání a SIMCA-P pro principové složkové (PCA) analýzy. Pro predikci vzorců a struktur subkomponent sloužil nástroj Formula Predictor a MSn data.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky čtyř polysulfidových coupling agentů byly naředěny 1:10000 v methanolu a připravena byla i QA/QC směs pro ověření opakovatelnosti.

• Chromatografie: Shimadzu LCMS-IT-TOF s kolonou Shim-pack XR-ODS (75×2,0 mm; 2,2 µm).
• Mobilní fáze A: voda + 5 mmol/l amonný formiát; B: acetonitril; gradientní program: 70→100→70 % B (0–15 min), průtok 0,45 ml/min, teplota 40 °C.
• Iontizace: ESI+; rozsah skenu m/z 100–1000.
• Software: Profiling Solution pro zarovnání a export matice; SIMCA-P pro PCA; Formula Predictor pro predikci vzorců; MSn pro strukturní štěpení.

Hlavní výsledky a diskuse

Celkové iontové chromatogramy (TIC) odhalily, že vzorky A a B vykazují vysoce podobné profily hlavních komponent, zatímco vzorek D se liší přítomností především monosulfidové formy (TESPM). PCA potvrdila blízké seskupení A a B, samostatné postavení C a výrazné oddělení D. Loadings plot pak identifikoval klíčové ionty Var_... asociované s každou skupinou. Formula Predictor spolu s MS2 a MS3 analýzami potvrdily struktury hlavních molekul: TESPT (trisulfid) přítomný ve vzorcích A–C, TESPM (monosulfid) výhradně ve vzorku D, a další subkomponenty lišící se počtem S nebo modifikací alkylových skupin. Tyto rozdíly lze vysvětlit buď různým složením vedlejších produktů, nebo kontaminacemi v jednotlivých výrobních postupech.

Přínosy a praktické využití metody

Kombinace vysokopřesného LC–MS a multivariační analýzy umožňuje:

• rozeznat coupling agenty se stejným základem od různých výrobců,
• identifikovat markerové molekuly pro sledování kvality,
• optimalizovat formulace pryžových směsí s ohledem na mechanické vlastnosti,
• zrychlit vývoj nových aditiv a usnadnit QA/QC v pneumatikářském průmyslu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Výhledově se očekává rozšíření statistických metod (PLS-DA, OPLS), automatizované workflow s umělou inteligencí pro rychlejší interpretaci dat, a aplikace na širší spektrum coupling agentů. Integrace dalších hyphenovaných technik (např. UHPLC–HRMS/MS) může dále zvýšit citlivost a selektivitu analýzy.

Závěr

Prokázáno bylo, že strategie spojující LCMS-IT-TOF, Profiling Solution, multivariační analýzu a predikci vzorců je efektivní pro rozlišení a detailní charakterizaci polysulfidových silanových coupling agentů od různých dodavatelů. Tento přístup podporuje vývoj aditiv s cíleně vylepšenými vlastnostmi a usnadňuje kontrolu kvality gumových směsí.

Reference

V textu nebyla uvedena žádná explicitní literatura.