Klooritud parafiinid (CP), tuntud ka kui polüklooritud n-alkaanid (PCA), on keemilise valemiga CnH2n+2-mClm. Need on rühm sirge ahelaga n-alkaanide kunstlikult sünteesitud klooritud derivaate, mille süsinikuahela pikkus (n) on vahemikus 10 kuni 38 süsinikuaatomit ja kloorisisaldus on tavaliselt vahemikus 30 kuni 70 massiprotsenti.
Klooritud parafiinide keemiline struktuuriskeem (CnH2n+2-mClm)
Toatemperatuuril on lisaks 70% klooritud parafiinile valge tahke aine, ülejäänud klooritud parafiin on värvitu või helekollane vedelik. Klooritud parafiinid liigitatakse tavaliselt süsinikuahela pikkuse alusel kolme klassi: lühikese ahelaga klooritud parafiinid (SCCP-d) süsinikuahela pikkusega 10 kuni 13 süsinikuaatomit, keskmise ahelaga klooritud parafiinid (MCCP-d) süsinikuahela pikkusega 14 kuni 17 ja tüüpilised klooritud parafiinid (LCCP) süsinikuahela pikkusega 20 kuni 30 süsinikuaatomit.
Tööstussektoris kasutatakse klooritud parafiine tavaliselt leegiaeglustite ja plastifikaatoritena mitmesuguste polümeermaterjalide valmistamisel. Neid kasutatakse ka lisandina plastrajapindade ettevalmistamisel. Praegu kasutatakse keskmise kuni pika ahelaga klooritud parafiine peamiselt plastroomikute tootmisel. Protsessi mõjude tõttu põhjustab keskmise kuni pika ahelaga klooritud parafiinide ebaõige käitlemine sageli lühikese ahelaga klooritud parafiinide jälgi.
Lühikese ahelaga klooritud parafiinid (SCCP-d) on rühm derivaate, mis moodustuvad sirge ahelaga normaalsete alkaanide kloorimisreaktsioonides, süsinikuahela pikkus on 10–13 süsinikuaatomit ja kloorisisaldus on tavaliselt 30–70 massiprotsenti. Euroopa Kemikaaliagentuuri keemiliste ainete teabesüsteemi (ESIS) andmetel on SCCP-d (C10~C13) klassifitseeritud 3. kategooria kantserogeenideks (R40) ja võivad pikaajalisel kokkupuutel põhjustada nahale pikaajalisi kahjulikke mõjusid (R66). Neid peetakse uute PBT omadustega ühendite klassiks (püsivad, bioakumuleeruvad ja toksilised ained).
Praegu võtab riiklik standard kasutusele gaasikromatograafia-elektronide püüdmise negatiivse ionisatsiooni massispektromeetria (GC-ECNI-MS) SCCP-de tuvastamiseks plastrajapindadel. Selle meetodi puhul kipub aga esinema piikide kattumist ja sekkumist lõpparvutustulemustesse, kui analüüsitakse erineva ahela pikkusega klooritud parafiine sisaldavaid proove.
SCCP-de määramine süsinikskeletiga gaasikromatograafia abil hõlmab SCCP-de katalüütilist dehüdrokloorimist sirge ahelaga alkaanideks analüüsiks kõrge temperatuuri tingimustes. Reaktsioon on kujutatud järgmiselt:
See meetod pakub olulisi eeliseid erineva ahela pikkusega klooritud parafiinide segude määramisel, kõrvaldades tõhusalt vastastikused häired erineva ahela pikkusega klooritud parafiinide tuvastamisel ja vältides valepositiivseid tulemusi. Selles artiklis tutvustatakse süsinikskelett-gaasi kromatograafia meetodit SCCP-de tuvastamiseks viimistletud plastist rööbastee pindadel, pakkudes tõhusat abimeetodit SCCP-de tuvastamise häirete kõrvaldamiseks plastradadel.
Katse jaotis
1.1 Reaktiivid ja instrumendid
Agilent 7890A gaasikromatograaf, mis on varustatud leekionisatsioonidetektoriga (FID). Hargnemata ahelaga alkaanide standardid: C10, C11, C12, C13 ja SCCP standardid: 1,2,4-trimetüülbenseen.
Pallaadiumkloriidkatalüsaator ja süsinikskeleti reaktsioonivooder: Valmistatud vastavalt standardile SN/T 2570-2010.
1.2 Proovi eeltöötlus
Vastavalt patendi GB 36246-2018 lisas G 5.1–5.2 kirjeldatud eeltöötlemismeetoditele töödeldakse proove eeltöötlusega ja saadakse testlahus.
1.3 Gaaskromatograafia tingimused
DB-1701 kapillaargaasikromatograafia kolonn (30m × 0,25m × 0,25μm); kandegaas: kõrge puhtusastmega vesinikgaas (puhtus 99,999%), voolukiirus 2 ml/min; FID-detektori temperatuur 300 ℃; sissepritseava temperatuur 275 ℃; vesinikgaasi voolukiirus põlemisel 30 ml/min; õhuvoolu kiirus toetaval põlemisel 300 mL/min; splitless süst, süstimismaht 1 μL; kolonni temperatuuriprogramm: algtemperatuur 50 ℃, tõstetakse kiirusega 10 ℃/min kuni 240 ℃, hoitakse 4 minutit.
1.4 Lühikese ahelaga klooritud parafiinide sisalduse ja katalüütilise efektiivsuse arvutamine
Asjakohase sisu ja vooderdise katalüütilise efektiivsuse arvutamiseks vaadake SN/T 2570-2010 7. peatükki.
Katalüütilise jõudluse uuring
2.1 Sissepritsepordi temperatuur
Temperatuur on oluline parameeter, mis mõjutab pallaadiumkloriidi katalüütilist efektiivsust. Süsinikkarkassiga gaasikromatograafias asetatakse katalüsaator reaktsioonivoodrisse ja katalüüs saavutatakse sissepritseava temperatuuri tõstmisega. Seetõttu on sobiva süstimisava temperatuuri valimine reaktsiooni tõhususe jaoks ülioluline. Tulemused näitavad, et sissepritseava temperatuuri tõustes suureneb katalüütilise hüdrogeenimise efektiivsus esmalt ja seejärel järk-järgult väheneb. Suurim katalüütilise hüdrogeenimise efektiivsus saavutatakse umbes 275 ℃ juures, ulatudes ligikaudu 88,3% -ni.
2.2 Katalüütilise hüdrogeenimise võime ja stabiilsus
Katalüütilise hüdrogeenimise katsete jaoks valmistati erineva kontsentratsiooniga SCCP lahuseid (vahemikus 20 μg / ml kuni 100 μg / ml). Tulemused näitasid, et reaktsioonivoodri katalüütiline efektiivsus oli vahemikus 84,3% kuni 87,6%, mis näitab süsinikskeleti gaasikromatograafia meetodi head stabiilsust SCCP-de määramisel. Kasutades SCCP-de standardlahust kontsentratsiooniga 40 μg / ml, viidi läbi 100 järjestikust katalüütilist katset. Tulemused näitasid, et katalüsaatori katalüütilist efektiivsust saab siiski hoida üle 85%. On näha, et määratud kasutuste arvu piires säilib reaktsioonivoodri katalüütiline toime hea.
Suurenenud taastumismäär ja täpsustest
Valiti kaks proovi, üks viimistletud plastist rööbastee pindadest ja üks toormaterjalist, ning igaüks valmistati naeltega proovideks, mis sisaldasid SCCP-sid kolmel erineval kontsentratsioonitasemel. Viidi läbi taastumis- ja täpsuskatsed. Keskmised taastumismäärad ja suhtelised standardhälbed on näidatud allolevas tabelis. Võib täheldada, et piikide taastumise määrad olid vahemikus 82,4% kuni 97,2%, suhteliste standardhälvetega 3,4% kuni 4,9%.
Tabel 1: naelu taastamise määr ja meetodi täpsus (n=6)
Kontsentratsiooni lisamine (g/kg)
Valmistoode
Tooraine
Keskmine taastumismäär /%
RSD /%
Keskmine taastumismäär /%
RSD /%
20
87.6
4.2
82.4
4.9
50
90.1
3.6
88.6
4.1
100
97.2
3.4
93.6
3.6
Tegeliku proovi ja meetodi võrdluse analüüs
Tuntud SCCP-sid sisaldava rajamaterjali proov valiti tuvastamiseks, kasutades gaasikromatograafia-massispektromeetriat (GC-MS) ja selles uuringus kehtestatud meetodit. Saadud proovi standardkromatogramm on näidatud joonisel a. Graafikult võib täheldada, et kui kasutate tuvastamiseks GC-MS-i, on spekter altid teiste ahelapikkusega klooritud parafiinide häiretele, mis mõjutavad kvantitatiivseid tulemusi. Kuid süsinikskelett-gaasikromatograafia meetodi kasutamisel (joonis b) on spektrid selged ja nähtavad iga alkaani piigi jaoks pärast hargnemata ahelaga alkaanideks redutseerimist. Eelkõige on erineva ahela pikkusega klooritud parafiinide puhul võimalik saavutada tõhus eraldamine, vältides vastastikust sekkumist.
Joonis: erinevate meetoditega määratud SCCP-de kromatogrammid plastikraja proovides
(a. Gaaskromatograafia-massispektromeetria; b. Süsiniku skeleti gaasikromatograafia)
Järeldus
Selle uuringuga loodi meetod lühikese ahelaga klooritud parafiinide (SCCP) sisalduse määramiseks plastrajapindadel, kasutades süsinikskeleti gaasikromatograafiat. Meetod lahendab tõhusalt proovide erineva ahelapikkusega klooritud parafiinide vastastikuse interferentsi probleemi. Lisaks on meetodil madalad avastamiskulud ja seda saab laialdaselt rakendada erinevates laborites. See pakub tõhusat abimeetodit häirete välistamiseks SCCP-de tuvastamisel plastikradadel.
