Identification of an unknown vulcanization accelerator in vulcanized rubber using F-Search and the Additive MS library

Význam tématu

Identifikace vulkanizačních akcelerátorů v síťovaných pryžových materiálech je kritická pro kontrolu kvality výrobků a sledování původu surovin.
Reakce akcelerátorů se sírou během vulkanizace ztěžuje přímé rozpoznání původních molekul, což omezuje účinnost běžných MS knihoven.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo vyvinout postup pro spolehlivou identifikaci neznámého vulkanizačního akcelerátoru v pryži, a to kombinací termodesorpční GC/MS, vyhodnocovacího programu F-Search a specializované Additive MS knihovny.

Použitá metodika

Byl aplikován postup termodesorpce (TD) GC/MS s optimalizovaným teplotním profilem získaným pomocí EGA termogramu. Teplotní program pro TD: 100 °C až 340 °C (40 °C/min), aby se minimalizovala dekonstrukce základního kaučuku.

Použitá instrumentace

• Multi-functional Pyrolyzer
• Auto-Shot Sampler
• MicroJet Cryo-Trap
• Vent-free GC/MS adapter
• Kolona Ultra ALLOY-5(MS/HT), L=30 m, i.d.=0,25 mm, df=0,25 µm
• GC/MS systém s split ratio 1:10
• Software F-Search
• Additive MS library (P/N: PY-1114E-161)

Hlavní výsledky a diskuse

Chromatogram vulkanizované pryže odhalil tři hlavní píky s RI 600–2000, které byly porovnány se záznamy v Additive MS knihovně.
Na základě podobnosti retention indexů a fragmentačních vzorů byly píky identifikovány jako dekompoziční produkty TBBS (N-tert-butyl-2-benzothiazolesulfenamid).
I když původní akcelerátor nebyl detekován jako intaktní molekula, jeho přítomnost byla spolehlivě potvrzena pomocí rozpadových fragmentů a vyhledávání v databázi.

Přínosy a praktické využití metody

• Umožňuje identifikaci akcelerátorů i po chemické modifikaci během vulkanizace.
• Zvyšuje spolehlivost analýzy díky specializované knihovně Additive MS.
• Praktické uplatnění v kontrole kvality pryžových výrobků a forenzní analýze materiálového původu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Rozšíření spektrálních databází o další typy vulkanizačních akcelerátorů a jejich derivátů.
Integrace pokročilých algoritmů strojového učení pro automatickou dekonvoluci složených spekter.
Aplikace obdobných postupů v analýze jiných polymerních materiálů a průmyslových přísad.

Závěr

Metoda kombinující TD-GC/MS s F-Search a specializovanou Additive MS knihovnou prokázala vysokou účinnost v identifikaci vulkanizačních akcelerátorů z dekompozičních produktů pryže.
Postup umožňuje spolehlivou charakterizaci i při změně molekulární struktury během vulkanizace.

Reference

• Shiono et al., 20th Polym. Anal. & Characterization, 2015.