Quantitative Analysis of Anti-Degradant Additive (6PPD) in Tire Rubber Using Pyrolysis-GC-MS

Aplikace | 2025 | ShimadzuInstrumentace
GC/MSD, GC/SQ, Pyrolýza, Termální desorpce
Zaměření
Materiálová analýza
Výrobce
Shimadzu

Význam tématu


6PPD je běžně používaný protidegradant v pneumatikách, jehož reakce s ozónem vytváří vysoce toxickou 6PPD-quinon. Malé částice abradovaného kaučuku (TRWP) přispívají k znečištění vodních zdrojů a ohrožují akvatické organismy, zejména lososy. Proto je klíčové přesně kvantifikovat obsah 6PPD v pryžových výrobcích a posuzovat ekologické dopady náhradních sloučenin.

Cíle a přehled studie / článku


Studie si klade za cíl vyvinout rychlou a jednoduchou metodu pro stanovení 6PPD v pneumatikové pryži bez nutné složité předúpravy. Provedlo se optimalizované pyrolyticko-GC-MS měření, včetně kalibrace s pryskyřičným standardem, a identifikace látek pomocí specializované knihovny polymerových aditiv.

Použitá instrumentace


  • Pyrolyzer: EGA/PY-3030D Multi-Shot Pyrolyzer s AS-1020E Auto-Shot Sampler (Frontier Laboratories Ltd.)
  • GC-MS: Shimadzu GCMS-QP2020 NX
  • Kolona: SH-5Sil MS (30 m × 0,25 mm I.D., df = 0,25 µm)
  • Nosič plynu: heliu, konstantní lineární rychlost 40 cm/s, split 15:1
  • Rozpouštědlo pro standard: toluen; pryskyřice: styren-butadienová pryž

Použitá metodika


Analytický postup se skládal z evoluční analýzy plynu (EGA-MS) pro volbu teploty termického desorpčního stupňovacího rampování a následného TD-GC/MS měření. Vzorek pneumatiky se snadno připravil nařezáním ~0,5 mg fragmentu do kelímku se skleněnou vlnou. Kalibrace proběhla smísením standardu 6PPD (50–1000 ng) se SBR pryskyřicí, sušením při pokojové teplotě a přímou analýzou.

Hlavní výsledky a diskuse


  • Identifikace: knihovny NIST-23 a Shimadzu Polymer Additives Library potvrdily přítomnost 6PPD (Nocrac 6C).
  • Volba kvantifikačních iontů: m/z 211 (kvantifier) a m/z 268 (referenční).
  • Kalibrační přímka: lineární v rozsahu 50–1000 ng s R2 > 0,999.
  • Opakovatelnost: %RSD 3,3 % při 50 ng standardu.
  • LOQ a LOD: 10,2 ng a 3,0 ng na injekci.
  • Množství 6PPD v pneumatikové pryži: 1200 mg/kg.

Přínosy a praktické využití metody


  • Minimální předúprava vzorku – jednoduché řezání a aplikace na vzorkovací kelímek.
  • Kalibrace v pryskyřičném prostředí odpovídá reálné matrici vzorků a zvyšuje přesnost kvantifikace.
  • Rychlá identifikace aditiv díky rozšířené polymerové knihovně.

Budoucí trendy a možnosti využití


  • Rozšíření metody na analýzu dalších protidegradantů a aditiv v polymerních materiálech.
  • Integrace do monitoringu mikroplastů v životním prostředí (voda, sedimenty).
  • Vývoj náhradních látek s menším ekologickým dopadem a ověření jejich stability.

Závěr


Optimalizované Py-GC-MS s termickou desorpcí poskytuje citlivou a spolehlivou metodu pro kvantifikaci 6PPD v pneumatikové pryži. Přímá analýza fragmentů bez náročné předúpravy a využití vhodné kalibrace umožňuje rychlé a reprodukovatelné stanovení, což je klíčové pro hodnocení ekologických rizik.

Reference


  • Tian et al., Science, 371 (2021) 185–189
  • ISO/TS 21396:2017 Rubber — Determination of mass concentration of tire and road wear particles (TRWP) in soil and sediments — Pyrolysis-GC/MS method

Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

Analysis of Base Material and Additives in Tire Rubber
Using Deconvolution Analysis to Detect Vulcanizing Accelerator-Related Compounds in Tire Rubber
Microplastics Analysis using Micro-Furnace Pyrolyzer and F-Search MPs Software
Rubber and Plastic Materials Characterization Using Micro Furnace Multi Mode Pyrolysis GC/MS