Analytical Solutions for Analysis of Polymer Additives

Význam tématu

Polymerové přísady zásadně ovlivňují vlastnosti plastů – od mechanické odolnosti přes stabilitu vůči stárnutí až po bezpečnost obalů. Se zvyšujícím se tlakem na recyklaci a udržitelnou výrobu je potřeba spolehlivě identifikovat a kvantifikovat tyto látky klíčová pro kontrolu kvality, dodržování předpisů a ochranu zdraví i životního prostředí.

Cíle a přehled studie / článku

Tento dokument představuje soubor aplikačních příkladů analýzy polymerových přísad pomocí špičkových přístrojů značky Shimadzu. Cílem je ukázat možnosti kvalitativní i kvantitativní detekce organických i anorganických aditiv v různých typech vzorků – od surových pelet přes obalové fólie až po farmaceutické obaly a kompozitní materiály.

Použitá metodika a instrumentace

Pro ukázkové analýzy byly využity následující techniky a přístroje:

• LC-MS/MS (LCMS-8045) pro kvantifikaci až 22 organických přísad v plastových peletech
• EDX (EDX-7200) pro ppm stanovení antimonu a dalších prvků podle metody RoHS
• Py/TD-GC-MS a Py-GC-MS (OPTIC-4, DMI) pro identifikaci PIP (3:1), termické rozbory a screening
• GC-MS s knihovnou Polymer Additives Library pro určení neuvedených aditiv
• FTIR (IRTracer-100) ve spojení s EDXIR-Analysis pro ověření polymerní matrice a CaCO₃
• LC-QTOF (LCMS-9030) a LabSolutions Insight Explore pro detekci a kvantifikaci 14 aditiv v potravinových obalech
• Headspace-GC-MS (HS-20 NX) pro extrakci a identifikaci nízkomolekulárních látek v PVC farmac. obalech
• DART-MS (IonSense + LC-MS/MS) pro rychlý screening zbytkového N-metylpyrrolidonu v CFRP
• GPC-HPLC (RID + PDA) s dekonvolucí i-PDeA II pro simultánní analýzu distribuce mol. hmotností a aditiv
• MALDI-TOF MS (AccuSpot) pro sledování oligomerů a aditiv v akrylátových deskách

Hlavní výsledky a diskuse

• LC-MS/MS dosáhla koeficientu determinace R² ≥ 0,995 při stanovení 22 antioxidantů v plastových peletech; koncentrace aditiv se pohybovaly od 0,24 do 16,6 mg/g.
• EDX stanovila antimon v PE s LOD 9,8 ppm, přesnost 0,8 ppm a opakovatelnost CV 2,2 %; sedm prvků RoHS a Cl bylo hodnoceno do 2 min.
• Py/TD-GC-MS úspěšně detekovala regulované PIP (3:1) i TDCPP v PVC a pěnových vzorcích s LOD 10 mg/kg.
• Evolved gas + termická extrakce s GC-MS a Polymer Additives Library identifikovaly antioxidanty, zpomalovače hoření a polymerní pyrolysáty v vulkanizované pryži.
• FTIR + EDX potvrdily, že konektorový kryt sestává z PVC s plastifikátory a CaCO₃ jako plnivem.
• LC-QTOF a ACD/MS Structure ID Suite detekovaly a kvantifikovaly 14 aditiv v pěti typech potravinových obalů (0,04–800 mg/g).
• Thermal extraction GC-MS odhalila komplexní profil plastifikátorů, maziv a degradantů PVC; ethanol extrahoval nejširší spektrum sloučenin.
• Headspace-GC-MS (THS) zvýraznil lepší citlivost než konvenční SHS analýzou farmaceutického PVC obalu.
• DART-MS umožnila bezpřípravkový screening NMP v CFRP, detekcí [M+H]+ na m/z 100 a [2M+H]+ na m/z 199.
• GPC s PDA a i-PDeA II dekonvolucí zrychlila analýzu distribuce mol. hmotností a simultánní kvantifikaci tří aditiv (Irganox 1010, Tinuvin 144, 120) s R² ≥ 0,995.
• MALDI-TOF s AccuSpot odhalila oligomery akrylátu a aditivum Irganox 1010 v rozpuštěném vzorku akrylátové desky.

Přínosy a praktické využití metody

• Podpora vývoje nových polymerních materiálů a optimalizace výrobních receptur.
• Zajištění souladu s regulacemi (RoHS, TSCA, potravinové a farmaceutické předpisy).
• Rychlý screening a rutinní QC v recyklaci plastů a výrobě obalů.
• Non-destruktivní či minimálně invazivní metody pro citlivé nebo elastické materiály.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace automatizovaných datových toků a AI-podpořených knihoven pro rychlejší interpretaci výsledků.
• On-line a in-situ analýzy ve výrobních linkách pro kontinuální monitoring kvality.
• Vývoj modulárních systémů kombinujících různé techniky pro komplexní profiling aditiv.
• Použití v oblasti cirkulární ekonomiky pro separaci a opětovné využití aditiv při recyklaci.

Závěr

Demonstrované případy dokazují vysokou flexibilitu a citlivost moderních analytických přístrojů Shimadzu při analýze polymerových aditiv. Kombinace LC-MS, GC-MS, FTIR, EDX, DART-MS, GPC a MALDI umožňuje komplexní chemický profil materiálů, podporuje dodržování norem i vývoj nových ekologičtějších a bezpečnějších plastů.

Reference

V textu nebyly uvedeny žádné externí literární odkazy.