一文读懂丨热裂解-气相色谱-质谱联用技术PY-GCMS

01、 PY-GCMS介绍

热裂解-气相色谱-质谱联用技术(PY-GC-MS)是将热裂解技术和气相色谱-质谱联用技术相结合的分析方法。

由于一定条件下高分子材料遵循一定的规律裂解，即特定的样品能够产生特征的裂解产物及产物分布，据此可对原样品进行表征，其原理是将微量的高分子样品在惰性气氛中快速加热而生成裂解产物，直接将裂解产物导入气相色谱系统进行分离，然后进入质谱仪进行检测，通过对高温裂解后的特征碎片离子进行定性定量分析，判定样品组成。

热裂解-气相色谱质谱联用仪PY-GC-MS

▷ PY-GCMS构成

a.热裂解器(PY)：在惰性气氛下，将高分子样品快速加热生成可挥发的小分子裂解产物；

b.气相色谱(GC)：将各种裂解产物在色谱柱中彼此分离；

c.质谱(MS)：为检测器，按质荷比（M/Z）不同，根据MS谱图检索，对裂解产物进行定性定量。

▷ PY-GCMS应用

＞分离效能高，能对样品快速、有效的识别

＞灵敏度高，样品用量很少＞分析速度快，信息量大

＞适用于各种形式的样品，特别是难溶和高沸点物质，且一般不需预处理

▷ PY-GCMS优点

＞高分子分析：如胶粘剂、橡胶、油漆、涂料及塑料材质鉴别

＞高分子添加剂分析：如抗氧剂、交联剂、光引发剂、抗静电剂等

＞高分子痕量物质分析

＞微塑料的定性定量分析

02、 PY-GCMS检验标准

● GB/T39699-2020 橡胶聚合物的鉴定 裂解气相色谱-质谱法

● GB/T29613.1-2013橡胶 裂解气相色谱分析法第1部分：聚合物（单一及并用）的鉴定

● GB/T39560.8-2021/IEC 62321-8-2017电子电气产品中某些物质的测定第8部分：气相色谱-质谱法（GC-MS）与配有热裂解/热脱附的气相色谱-质谱法（Py/TD-GC-MS）测定聚 合物中的邻苯二甲酸酯

● SN/T4565-2016电子电气产品聚合物材料中三(2-氯乙基)磷酸酯的测定 裂解-气相色谱-质谱定性筛选法

● SN/T5297-2021电子电气产品聚合物材料中六溴环十二烷的测定 裂解-气相色谱-质谱定性筛选法

PY-GCMS检测流程

03、 PY -GCMS检测的因素影响

☑裂解温度：高分子材料的裂解机理与其内在结构和化学组成有关，裂解温度过高或过低都难以形成反映高聚物结构的裂解产物特征谱图。因此要通过实验去摸索，使样品达到瞬间完全裂解。针对高聚物的研究一般可以从500℃开始试，绝大多数高聚物的裂解温度在500~600℃之间。如果要分析高分子材料中一些低沸点的添加剂，可以降低温度。

☑裂解器的洁净程度：裂解过程产生的一些残留物或碳化物容易粘附在裂解器内壁，会对后续样品的测试产生干扰，因此需要定期洁净裂解器，并做好空白对照试验，充分控制好测试过程中的干扰因素。

☑样品量：GC-MS灵敏度非常高，需要的样品量非常少，因此在测试的过程中需要控制好样品量，过多的样品在裂解的过程中不一定能完全分解，会残留在裂解器里，影响下一个甚至是好几个样品的测试分析。

04、 案例分析

一、PVC塑料中邻苯二甲酸盐定性测试

测试图片

-测试条件

PY（热裂解）：

传输线温度：300℃

色谱柱：DB-5MS 15m*0.05umx0.25mm.

GCMS：

炉温：200℃，以20℃/min升至300℃，再以5℃/min升至340℃，保持（1min）

色谱柱温度：80℃保持，以20℃/min升至300℃，保持（5min）

-测试谱图：

Scan谱图

SIM谱图

测试结果：该样品中含有邻苯二甲酸盐

二、不同固化条件裂解产物分析

测试图片1#            测试图片2#

-测试条件

PY（热裂解）

传输线温度：300℃

色谱柱：DB-5MS 30m*0.25umx0.25mm

GCMS

炉温：40℃保持（3min），以20℃/min升至300℃保持（1min）

色谱柱温度：80℃保持，以20℃/min升至300℃，保持（5min）

-测试谱图

样品1#（粉）与2#（黑）的裂解色谱图

1#（粉）与2#（黑）的裂解色谱图(放大图)

RT:14.120  CAS No.57-10–3

RT:15.023 CAS No. 142-16-5

测试结果：1#（粉）与2#（黑）结果对比，1#样品裂解产物为棕榈酸和马来酸二乙基己酯。

PY-GC-MS可以快速的分析复杂高分子物质，而不需要复杂的前处理过程。不过实际工作中，为了获取更加全面和准确的分析信息，最好结合其他的分析手段(IR、NMR、TGA等)一起进行分析。