Cтраница 1
Пиролизуемые образцы, такие, как, например, синтетические полимеры или материалы на их основе, могут содержать также стабильные в условиях ПГХ примеси и добавки ( стабилизаторы, пластификаторы и др.), которые испаряются при пиролизе и без разложения поступают в хроматографическую колонку вместе с продуктами пиролиза. Поэтому в одном хроматогра-фическом опыте практически невозможно разделить и зарегистрировать на пирограмме все компоненты смеси, образовавшейся в результате пиролиза нелетучего образца. Следует учитывать также, что количественное содержание отдельных соединений может различаться на несколько порядков. В связи с этим в ПГХ при решении каждой конкретной задачи подход к разделению продуктов пиролиза должен быть индивидуальным. Однако существуют общие требования к разделению продуктов пиролиза, которые сводятся к следующему. Хроматографическая колонка должна работать в режиме программирования температуры. В частных случаях возможна работа в изотермическом режиме, при этом осуществляется достаточное разделение лишь некоторой части продуктов пиролиза. Целесообразно работать в возможно более широком интервале рабочих температур с целью получения наибольшей информации из пирограмм. Учитывая тот факт, что наибольшую информацию об исследуемом образце можно получить на основе состава тяжелых продуктов пиролиза, представляет интерес проведение хроматографического разделения с программированием температуры до максимально возможной конечной температуры колонки. Так, при разделении продуктов пиролиза ис-полибутадиена-1 4 увеличение конечной температуры колонки при ее программировании только на 30 С ( 180 С вместо 150) позволило дополнительно обнаружить более пятидесяти компонентов. [1]
Величина пиролизуемого образца влияет на выход и состав продуктов пиролиза. Джонс и Мойлес, изучая зависимость состава продуктов пиролиза от величины навески, показали преимущества работы с малыми, микрограммовыми навесками. [2]
Принцип нагрева пиролизуемого образца заключается в том, что держатель, находящийся в непосредственном контакте с пробой и помещенный в индукционную катушку, быстро нагревается до температуры, соответствующей точке Кюри, с помощью токов высокой частоты. Достигнув точки Кюри, при которой происходит потеря электромагнитных свойств материала держателя пробы, температура остается постоянной и саморегулируется в течение всего периода подачи тока питания в индукционную катушку. Продолжительность нагрева задается ( от 0 до 20 с) и поддерживается с помощью таймера. Скорость нагрева зависит от мощности высокочастотного генератора, геометрии ферромагнитного элемента и состава сплава, из которого изготовлен держатель пробы. [3]
Важным параметром эксперимента является размер пиролизуемого образца. Размер образца влияет на выход и состав продуктов пиролиза. Это понятно, лосколь-ку продолжительность контакта летучих продуктов с пиролизуемым полимером зависит от толщины образца, его формы. Джонс и Мойлес [11], изучая зависимость состава продуктов пиролиза от навески, показали преимущества работы с малыми, микрограммовыми навесками. В этой работе для сравнения приведены две пирограммы полистирола при миллиграммовой и микрограммовой навесках. [4]
Спектр продуктов пиролиза определяется составом и строением пиролизуемого образца, поэтому метод ПГХ можно использовать для количественного анализа и структурных исследований. ПГХ является одним из немногих методов, который может быть использован для исследования нерастворимых полимеров. [5]
![]() |
Зависимость температуры пиролиза полистирола от продолжительности нагрева филамента до равновесной температуры. [6] |
Рабочая равновесная температура в зоне пиролиза определяется природой пиролизуемого образца и поставленной аналитической задачей, а также связана с типом применяемого пи-ролитического устройства. За оптимальную принимают температуру, при которой обеспечиваются наибольшая надежность качественного анализа и наилучшая точность количественных измерений. [7]
![]() |
Зависимость степени деструкции ( в % за 10 с полиметил-нетакрилата от толщины пленки образца ( в мкм на филаненте. [8] |
Поэтому с целью снижения толщины пленки или массы пиролизуемого образца в ПГХ применяют чувствительные детекторы ( пламенно-ионизационный, аргоновый и др.), позволяющие работать с микроколичествами образца. Кроме того, с целью увеличения пиролизуемого образца при сохранении тонкой пленки вместо спиралевидных филаментов используют ленточные [17], позволяющие увеличить площадь контакта. [9]
Во втором типе пиролизера, сконструированном Симоном и Джиакоббо [43, 44], пиролизуемый образец наносят на проволоку из ферромагнитного материала, которую помещают в кварцевой трубке в поток газа-носителя. При помощи высокочастотного электромагнитного поля проволока быстро нагревается до точки Кюри данного ферромагнитного материала. При этой температуре ферромагнитные свойства проволоки меняются так, что она больше не нагревается полем. Таким образом, температура поверхности проволоки быстро возрастает до точки Кюри и остается постоянной. [10]
Системы с быстро нагреваемым до высокой температуры специальным нагревательным элементом, на который помещается пиролизуемый образец. В пиролизерах этого класса температура стенок пиролитической камеры значительно ниже температуры пиролиза. [11]
Минимальный размер пробы определяется чувствительностью применяемого детектора и в большой мере связан с природой пиролизуемого образца. Так, при использовании лучших конструкций катарометров минимальная проба составляет 1 мг и более. При небольшой поверхности контакта держателя с пробой толщина пленки при использовании катаро-метра может быть слишком велика, что будет затруднять диффузию продуктов пиролиза через массу образца и увеличивать таким образом время контакта продуктов пиролиза с молекулами исходного соединения и нагревательным элементом. [12]
Качественный и количественный состав продуктов, образующихся при пиролизе различных органических соединений, их связь с составом и структурой пиролизуемого образца, специфичность пирограмм и воспроизводимость результатов в ПГХ во многом определяются условиями пиролиза, и в первую очередь аппаратурным оформлением процесса пиролиза. Поиски рациональных конструкций пиролитических устройств, позволяющих получать наиболее воспроизводимые данные и максимальную информацию об исследуемом образце, привели к тому, что в определенный период развития ПГХ практически каждый исследователь предлагал свою конструкцию пиролитического устройства. [13]
Кроме типа ячейки определяющими параметрами эксперимента являются: 1) температура пиролиза и его продолжительность, 2) величина и форма пиролизуемого образца, 3) природа и скорость газа-носителя, 4) условия хроыатографического разделения. [14]
Для получения данных при более высоких скоростях ЛП при проведении опытов была использована пластина из ниобия, однако наблюдаемое увеличение скорости ЛП оказалось незначительным, так как вся пластина, исключая место контакта с пиролизуемым образцом, сильно раскалялась и, подвергаясь азотированию, становилась хрупкой. Возможность дальнейшего повышения температуры центральной части пластины ограничена вследствие перегорания ее периферийных ( неохлаждаемых) участков. [15]