COMBINED APPROACH FOR THE CHARACTERIZATION OF PLASTICS USING SPECTRAL LIBRARIES CREATED FROM BOTH PYROLYSIS-GC-MS AND PYROLYSIS-APGC-TOF-MS
Postery | 2022 | Waters | ASMSInstrumentace
Rychlá a přesná identifikace složení plastových materiálů je klíčová pro podporu recyklace, regulace přísad a vývoj biobázíových polymerů. Tradiční pyrolytická GC-MS s elektrónovou ionizací poskytuje reprodukovatelné fragmentační vzory, ale často postrádá molecularní iony potřebné pro potvrzení sumárního vzorce. Kombinace měkké ionizace APGC-QToF a vysoké přesnosti hmotnosti nabízí nový přístup k analýze složitých polymerních směsí, včetně přítomnosti přísad a kontaminantů.
Studie popisuje vytvoření interních spektrálních knihoven pyrolyzátů polymerů na dvou platformách (py-GC-EI-MS a py-APGC-QToF MS) a jejich využití ke charakterizaci vzorků plastů. Cílem bylo ověřit komplementaritu měkké a tvrdé ionizace, ukázat praktickou aplikaci knihoven pro rychlé rozpoznání biobázíových a konvenčních polymerů a předvést přínos režimu MSE pro strukturní identifikaci neznámých složek.
Vzorky polymerů byly váženy (~0,1 mg), umístěny do kapilár s křemennou vatou a analyzovány trikrátně:
Interní knihovny byly vytvořeny ze standardních polymerů a integrovány do platformy NIST. Příklad: biobázíová slámka vykázala v py-GC-EI-MS a py-APGC-QToF MS silnou shodu s PLA (skóre ~830–866). Soft ionizace APGC umožnila detekci protonovaných molekulárních iontů u nylonu 6 (m/z 194,2374) a tetrameru polystyrenu (m/z 416). Režim MSE poskytl souběžná spektra prekurzorů a fragmentů, což výrazně zrychlilo určení struktury migrace erucamidu z biobázíových pytlů.
Očekává se rozšíření interních knihoven o specializované polymery a kopolymery, integrace s databázemi pro mikroplasty a environmentální vzorky, a automatizace workflow pro vysokoobjemové analýzy. Dále lze kombinovat APGC-QToF MS s doplňkovými technikami, jako je GC×GC pro lepší separaci komplexních směsí.
Kombinovaný přístup py-GC-EI-MS a py-APGC-QToF MS s interními spektrálními knihovnami prokázal vysokou účinnost při identifikaci polymerů a přísad. Soft ionizace a režim MSE významně zlepšují detekci molekulárních iontů a usnadňují strukturní charakterizaci, což posouvá analytickou chemii polymerů k rychlejším a spolehlivějším výsledkům.
GC/MSD, GC/MS/MS, GC/HRMS, Pyrolýza, GC/TOF, GC/API/MS, LC/TOF, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS
ZaměřeníPrůmysl a chemie
VýrobceWaters, CDS Analytical
Souhrn
Význam tématu
Rychlá a přesná identifikace složení plastových materiálů je klíčová pro podporu recyklace, regulace přísad a vývoj biobázíových polymerů. Tradiční pyrolytická GC-MS s elektrónovou ionizací poskytuje reprodukovatelné fragmentační vzory, ale často postrádá molecularní iony potřebné pro potvrzení sumárního vzorce. Kombinace měkké ionizace APGC-QToF a vysoké přesnosti hmotnosti nabízí nový přístup k analýze složitých polymerních směsí, včetně přítomnosti přísad a kontaminantů.
Cíle a přehled studie
Studie popisuje vytvoření interních spektrálních knihoven pyrolyzátů polymerů na dvou platformách (py-GC-EI-MS a py-APGC-QToF MS) a jejich využití ke charakterizaci vzorků plastů. Cílem bylo ověřit komplementaritu měkké a tvrdé ionizace, ukázat praktickou aplikaci knihoven pro rychlé rozpoznání biobázíových a konvenčních polymerů a předvést přínos režimu MSE pro strukturní identifikaci neznámých složek.
Použitá metodika a instrumentace
Vzorky polymerů byly váženy (~0,1 mg), umístěny do kapilár s křemennou vatou a analyzovány trikrátně:
- Pyrolyzér CDS 5000 připojený k GC–EI–MS (Xevo TQ-GC): pyrolyzační teplotní program 0→750 °C (20 °C/ms); EI 70 eV, rozsah m/z 10–650.
- Pyrolyzér CDS 5000 připojený k GC–QToF s APGC (Xevo G2-XS QTof): podobný teplotní program; corona proud 3 μA; režim MSE s nízkou (6 V) a vysokou energii (15–45 V); rozsah m/z 10–1500.
Hlavní výsledky a diskuse
Interní knihovny byly vytvořeny ze standardních polymerů a integrovány do platformy NIST. Příklad: biobázíová slámka vykázala v py-GC-EI-MS a py-APGC-QToF MS silnou shodu s PLA (skóre ~830–866). Soft ionizace APGC umožnila detekci protonovaných molekulárních iontů u nylonu 6 (m/z 194,2374) a tetrameru polystyrenu (m/z 416). Režim MSE poskytl souběžná spektra prekurzorů a fragmentů, což výrazně zrychlilo určení struktury migrace erucamidu z biobázíových pytlů.
Přínosy a praktické využití metody
- Zvýšená spolehlivost identifikace polymerů díky kombinaci fragmentačních vzorů a molekulárních iontů.
- Možnost rychlé identifikace biobázíových a recyklátových materiálů.
- Režim MSE usnadňuje strukturální elucidaci neznámých složek bez nutnosti čistých referenčních standardů.
- Flexibilita obou platforem pro rutinní QA/QC i výzkumné aplikace.
Budoucí trendy a možnosti využití
Očekává se rozšíření interních knihoven o specializované polymery a kopolymery, integrace s databázemi pro mikroplasty a environmentální vzorky, a automatizace workflow pro vysokoobjemové analýzy. Dále lze kombinovat APGC-QToF MS s doplňkovými technikami, jako je GC×GC pro lepší separaci komplexních směsí.
Závěr
Kombinovaný přístup py-GC-EI-MS a py-APGC-QToF MS s interními spektrálními knihovnami prokázal vysokou účinnost při identifikaci polymerů a přísad. Soft ionizace a režim MSE významně zlepšují detekci molekulárních iontů a usnadňují strukturní charakterizaci, což posouvá analytickou chemii polymerů k rychlejším a spolehlivějším výsledkům.
Reference
- Welle F., Franz R. Recycling of Post-Consumer Packaging Materials into New Food Packaging Applications—Critical Review of the European Approach and Future Perspectives. Sustainability. 2022;14:824.
- Tsuge S., Ohtani H., Watanabe C. Pyrolysis-GC/MS Data Book of Synthetic Polymers. 2011.
- Peacock P. M., McEwen C. N. Mass Spectrometry of Synthetic Polymers. Anal. Chem. 2006;78(12):3957–3964.
- Stevens DM, Cabovska B, Bailey AE. Detection and Identification of Extractable Compounds from Polymers. Waters Application Note. 2012 Jan;720004211en.
- Hill AW., Mortshire-Smith RJ. Automated assignment of high-resolution collisionally activated dissociation mass spectra using a systematic bond disconnection approach. Rapid Commun. Mass Spectrom. 2005;19(21):3111-3118.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Characterization of Plastics Using Mass Spectral Reference Libraries Developed From Pyrolysis-APGC-QToF MS
2023|Waters|Aplikace
Application Note Characterization of Plastics Using Mass Spectral Reference Libraries Developed From Pyrolysis-APGC-QToF MS Rachel Sanig, Rhys Jones, Cristian Cojocariu Waters Corporation This is an Application Brief and does not contain a detailed Experimental section. Abstract Due to the reproducible…
Klíčová slova
apgc, apgcqtof, qtofpyrolysis, pyrolysislibraries, librariesaveraged, averagedionization, ionizationlibrary, libraryfrom, fromsoft, softspectrum, spectrummass, massbiobased, biobasedcreation, creationutilized, utilizedstraw
Pyrolysis-Gas Chromatography-High Resolution Mass Spectrometry with Soft Ionization for Increased Confidence of Polymer Characterization
2022|Waters|Aplikace
Application Note Pyrolysis-Gas Chromatography-High Resolution Mass Spectrometry with Soft Ionization for Increased Confidence of Polymer Characterization Rachel Sanig, Cristian Cojocariu, Rhys Jones Waters Corporation Abstract This application note highlights a comparison between classical pyrolysis-GC with EI-Tandem Quadrupole MS and pyrolysis-APGC…
Klíčová slova
pyrolysis, pyrolysissoft, softpolymer, polymercharacterization, characterizationconfidence, confidenceionization, ionizationincreased, increasedresolution, resolutionspectrometry, spectrometrymass, massgas, gaschromatography, chromatographyhigh, highapgc, apgcmse
CHARACTERIZATION OF INDUSTRIAL PLASTICS USING PYROLYSIS WITH ATMOSPHERIC PRESSURE GAS CHROMATOGRAPHY COUPLED TO HIGH-RESOLUTION MASS SPECTROMETRY
2023|Agilent Technologies|Postery
CHARACTERIZATION OF INDUSTRIAL PLASTICS USING PYROLYSIS WITH ATMOSPHERIC PRESSURE GAS CHROMATOGRAPHY COUPLED TO HIGH-RESOLUTION MASS SPECTROMETRY Rachel Sanig1, Jeff Goshawk1, Cristian Cojocariu1, Rhys Jones1, Lindsay Hatch2, Bryan Katzenmeyer2, Agnieszka Kalinowska3, Christoph Rethmann3, Pascal Tuszewski3 Waters Corporation, UK1, Waters Corporation, USA2,…
Klíčová slova
recycled, recycledunifi, unifimarkers, markerspyrolysis, pyrolysisapgc, apgcvirgin, virgingear, gearcharacterize, characterizeionization, ionizationmass, masscorona, coronawere, wereelucidation, elucidationsplit, splitgas
Comparison of Pyrolysis behavior between Block and Random Copolymer with Py-GC/APGC-QTof MS and multivariate data analysis
2017|Agilent Technologies|Postery
Comparison of Pyrolysis behavior between Block and Random Copolymer with Py-GC/APGC-QTof MS and multivariate data analysis Tatsuya Ezaki (Nihon Waters K.K.: [email protected] ) INTRODUCTION RESULTS Pyrolysis-Gas Chromatography/Mass Spectrometry (Py-GC/MS) is one of major analytical techniques for chemical structural elucidation of…
Klíčová slova
sty, stycopolymer, copolymerrandom, randomblock, blockapgc, apgcpyrolysis, pyrolysisacrylic, acrylicmarker, markeropls, oplsmse, msepolystyrene, polystyrenepoly, polystyrene, styrenemolecular, moleculargas