裂解氣相色譜
(1)裂解氣相色譜原理
將樣品放在經仔細選擇和嚴格控制的環境中加熱,使之迅速裂解成可揮發的小分子,并直接用氣相色譜系統分離和鑒定這些裂解碎片,最后從碎片結構或裂解譜圖的特征反推出樣品的組成、結構和性質,這就是裂解色譜法(Pyrolysis Gas Chromatogra-phy,PGC)。它包括一個與栽氣流路相連接的固體進樣和裂解裝置以及一套通常的氣相色譜系統。
由聚合物裂解得到的色譜圖稱為裂解色譜圖,其形狀依賴于樣品的結構特點,如單體序列、立構規整性、支化度和交聯度、結晶度等。PGC對于鑒別組成相似的均聚物、共聚物和共混物或同類高分子之細微結構差別以及樣品中的少量組分都比較靈敏。用一般方法分析熱固性塑料,常常遇到處理樣品的困難。而PGC對于不熔不溶的交聯材料仍能方便地進行分析,所以,作為熱固性樣品的分析手段,裂解色譜法有其突出的優越性。
目前, PGC已成功地與其他分析儀器和方法如質譜、FTIR等聯用,由此可獲得更多有關高分子材料的信息,并擴大了其應用范圍。
(2)裂解色譜的鑒定
1)特征裂片峰的鑒定 該方法能確定每個色譜峰代表的組分。對于一定的固定相和一定的操作條件,每種物質都有一定的保留值,一般不受其他組分的影響。相對保留值只與柱溫、固定液性質有關,與其他操作條件無關。各個物質在某種固定液中的相對保留值可以從文獻中查到。將實驗側得的相對保留值與文獻上查到的相對保留值進行對照,即可確定被側組分。再根據各組分結構推測樣品組成結構。
另一類鑒定各組分的方法是與其他分析儀聯用,如直接把色譜分離的組分逐一收集在紅外光譜吸收池裝里中。再用紅外光譜 一 一 鑒別。目前最為直接可靠的手段是氣相色譜-質譜聯用技術,具體操作請參閱有關專著。
根據特征峰作分析,較少受實臉條件的影響。適于處理復雜的高分子材料如共聚物、共混物、鑒別其細微結構差別以及進行定量分析。
2)指紋化分析和譜圖標準化 所謂指紋化分析,是指在相同條件下獲得的能區分各種高分子品種的一系列特征譜圖,猶如指紋。將未知試樣的裂解色譜圖和那些已知聚合物在相同條件下裂解得到的色譜圖相比較,是鑒別聚合物最直觀簡捷的方法之一,這樣無需確定各裂片蜂的歸屬,常用來鑒別未知高分子的品種類別。缺點是譜圖差異不明顯,或是在實臉操作不嚴格一致的情況下,尤其在分析多組分體系時,有時難以確定譜圖之歸屬。
近些年來,裂解氣相色譜在高分子結構鑒定領域中獲得了巨大的進展。究其原因,一是開發和改進了各種性能優良的裂解裝置,可實現反映高分子樣品的化學組成與結構、重復性好的熱分解。二是以熔結石英毛細柱為代表的高分辨氣相色譜分離柱系統實用化,發揮了分離復雜和多組分的高分子裂解產物之威力;三是所得譜圖上峰的鑒別方法也基本上解決了。柘植新、大谷肇所著《商分辨裂解色譜原理與高分子裂解譜圈集》(中國科學技術出版社,1992年)就是這一突破進展中有代表性的著作。書中輯錄了136種常見高聚物在標準條件下所得高分辨裂解譜圖,列出其主要特征峰的質譜鑒定結果和歸屬、相對峰強度等,是一本用于PGC鑒定塑料非常實用的工具書。