EGA và nhiệt phân nhiều bước của nhựa Phenol Formaldehyde sử dụng CDS Pyroprobe.
Ứng dụng trong lĩnh vực: Polymer
Tóm tắt nội dung:
Application note này nghiên cứu sự phân hủy nhiệt của Bakelite, là một loại nhựa phenol formaldehyde nhiệt rắn, sử dụng kỹ thuật EGA và nhiệt phân nhiều bước GC-MS.
Giới thiệu:
Vào đầu những năm 1900, Leo Baekland phát hiện ra rằng ông có thể tạo ra một loại nhựa thông bằng cách kiểm soát áp suất và nhiệt độ tác dụng với phenol và formaldehyde. Bakelite, hay polyoxy benzylmethylengycolanhydride, trở nên nổi tiếng vì là chất dẻo tổng hợp đầu tiên.
Trong application note này, các đặc tính nhiệt của nhựa Bakelite đã được khám phá, đầu tiên bằng cách thực hiện phân tích khí bốc hơi (EGA), sau đó là nhiệt phân nhiều bước GC-MS. Cuối cùng, khả năng tái tạo của quá trình nhiệt phân một bước ở 700°C của nhựa phenol-formaldehyde này đã được khám phá.
Thiết lập thí nghiệm:
Đầu tiên, mẫu được thêm vào ống DISC (Drop-In-Sample Chamber) và sau đó được phân tích bằng EGA như bước sàng lọc đầu tiên. Sử dụng thông tin từ bước này, quá trình nhiệt phân nhiều bước được thực hiện. Một nghiên cứu về độ tái lập cũng được thực hiện trên nhựa ở điểm đặt 700°C
EGA
| Pyroprobe with DISC | GC/MS | |||
| Initial: | 100°C | Column:
|
Fused silica
(1m x 0.10mm) |
|
| Final: | 800°C | Carrier:
|
Helium 1.25mL/min | |
| Ramp Rate: | 100°C/min | Split: | 80:1 | |
| Interface: | 300°C | Injector:
|
360°C | |
| Transfer Line: | 300°C | Oven: | 300°C | |
| Valve Oven: | 300°C | Ion Source: | 230°C | |
| Multi-step Pyrolysis Pyroprobe with DISC | GC-MS | |||
| DISC Chamber:
|
450°C 20s
700°C 20s |
Column: | 5% phenyl
(30m x 0.25mm)
|
|
| Interface: | 300°C | Carrier: | Helium 1.25mL/min
|
|
| Transfer Line: | 300°C | Split: | 40:1 | |
| Valve Oven: | 300°
|
Injector: | 360°C | |
| Oven: | 40°C for 2 minutes 10°C/min to 320°C | |||
| Ion Source: | 230°C | |||
| Mass Range: | 35-600amu | |||
|
|
||||
| Single Step Pyrolysis Pyroprobe with DISC DISC | GC-MS | |||
| Chamber: | 700°C 20sec | Column: | 5% phenyl (30m x 0.25mm) | |
| Interface: | 300°C | Carrier: | Helium 1.25mL/min | |
| Transfer Line: | 300°C | Split: | 40:1 | |
| Valve Oven: | 300°C | Injector: | 360°C | |
| Oven: | 40°C for 2 minutes 10°C/min to 320°C Ion | |||
| Source: | 230°C | |||
| Mass Range: | 35-600amu | |||
Kết quả và thảo luận:
Khi chịu tốc độ gia nhiệt 100°C/phút từ 100°C đến 800°C, sự phân hủy nhiệt của Bakelite xảy ra theo nhiều giai đoạn, khu vực thoát khí lớn đầu tiên có nhiệt độ tối đa là 430°C và khu vực thứ 2 xuất hiện ở 480°C.
Hình 1. Phân tích khí bốc hơi của Bakelite từ 100°C đến 800°C ở tốc độ dốc 100°C mỗi phút.
Khi kiểm tra phổ khối lượng dưới đỉnh lớn đầu tiên, m / z 43 là dồi dào, và phổ trung bình hiển thị các kết quả trùng khớp trong thư viện cho cacbohydrat. Mặt khác, khối phổ dưới đỉnh thứ hai có m / z 94, 107 và 121, được liên kết với phenol và phenol được thay thế.
Sau khi sàng lọc EGA này, nhiệt độ được chọn cho nhiệt phân nhiều bước GC-MS dựa trên vị trí đỉnh EGA. Đầu tiên, 450°C được chọn làm nhiệt độ nhiệt phân, là đáy giữa hai đỉnh EGA. 700°C là nhiệt độ nhiệt phân thứ 2, tại đó nhựa được phân hủy hoàn toàn, cung cấp thông tin chi tiết về các hợp chất hóa học phát triển từ từng giai đoạn phân hủy nhiệt.
Hình 2. Phổ khối lượng của đỉnh 430°C trong Hình 1
Hình 3. Phổ khối lượng của đỉnh 480°C trong Hình 1.
Hình 4. Biểu đồ của nhựa Bakelite ở 450 ° C
Hình 4. Biểu đồ của nhựa Bakelite ở 450 ° C
Theo quan sát trong EGA, nhiều hợp chất bị nhiệt phân ở 450°C là các loại oxy hóa, như aldehyde và xeton.
Những loài này có lượng m/z 43 cao trong phổ khối lượng của chúng. Điều này ngụ ý rằng các nhóm rượu từ nhựa được giải phóng đầu tiên cùng với một số sự cắt đứt của liên kết phenol-formaldehyde.
Khi nhiệt phân 700°C sau 450°C, phenol và phenol được thay thế metyl xuất hiện, bao gồm các mảnh nhựa lớn hơn, như metylen diphenol, như trong Hình 4. Không có sản phẩm nhiệt phân thứ cấp nào được quan sát thấy do thiết kế gia nhiệt xung độc đáo để ngăn chặn lớn khoảng cách nhiệt độ giữa mẫu và các phần tử gia nhiệt.
Sau khi hiểu cơ chế nhiệt phân, 700°C đã được chọn vì dữ liệu EGA hỗ trợ rằng nhựa được phân hủy hoàn toàn ở nhiệt độ này. Nghiên cứu RSD được thực hiện trên 5 bản sao của nhựa được nhiệt phân bằng nhiệt phân một bước ở 700°C.
Tỷ lệ diện tích đỉnh của 4 phenol riêng lẻ trên tổng diện tích kết hợp của chúng được so sánh. RSDs là khoảng 2% cho 3 đỉnh lớn nhất, trong khi RSD cho đỉnh nhỏ nhất là dưới 10%.
Hình 5. Các bản sao của nhựa Bakelite ở 700°C.
Kết luận
Phiên bản mới nhất của Pyroprobe từ CDS Analytical bao gồm việc chuẩn bị và đưa mẫu dễ dàng hơn với DISC và các ống mẫu mới. Dữ liệu từ Pyroprobe trên các mẫu thử thách có khả năng tái tạo cao cho nghiên cứu định lượng.
Với sự sẵn có của nhiều kỹ thuật, thiết bị này có khả năng nghiên cứu động học về sự phân hủy nhiệt của polyme.
Tài liệu tham khảo:
References 1 Chandrasekaran, C., Technoeconomic Aspects of Nonrubber Linings-Glass, FRP, and Lead, in Anticorrosive Rubber Lining, 2017.
=============================================
Download tài liệu Tại Đây
Việt Nguyễn là nhà phân phối chính thức của hãng CDS Analytical – Mỹ tại Việt Nam.
Tham khảo link sản phẩm hãng CDS Analytical tại đây: https://vietnguyenco.vn/thuong-hieu/luu-tru-bo-giai-hap-nhiet-thermal-desorption-hang-cds-my/
Quý khách có nhu cầu tư vấn, vui lòng liên hệ:
| CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI – DỊCH VỤ – KỸ THUẬT VIỆT NGUYỄN | |
| Địa chỉ | VPHCM: số N36, đường số 11, P. Tân Thới Nhất, Q.12, Tp. Hồ Chí Minh
VPĐN: Số 10 Lỗ Giáng 5, phường Hòa Xuân, quận Cẩm Lệ, Tp. Đà Nẵng VPHN: 138 Phúc Diễn, P. Xuân Phương, Q. Nam Từ Liêm, Tp. Hà Nội |
| Hotline | PHÒNG MARKETING – TRUYỀN THÔNG:
|
| info@vietnguyenco.vn | |
| Website | https://www.vietcalib.vn| https://www.vietnguyenco.vn |
