熱分解GC/AccuTOF GC によるABS 樹脂の定性分析(1) :未知成分の解析

  • 概要

MSTips No.59

はじめに

熱分解 GC/MS とは、温度制御可能な加熱炉や誘導加熱型(キューリー点型)装置内に試料を導入し、発生した熱分解生成物を GC にて分離し、MS で検出する分析手法である。この手法により、溶媒に溶け難い高分子化合物の組成分析が可能となる。従来、熱分解GC/MSのMSには主に四重極型MSが用いられてきたが、これを TOFMS にすることで精密質量を得ることが可能になり、より精度の高い定性分析、組成推定が可能となる。
以下に熱分解 GC/TOFMS 測定例として、EI 法、CI 法、FI 法にてアクリロニトリル(A)-ブタジエン(B)-スチレン(S)共重合体(以下 ABS樹脂)を測定した結果について紹介する。

試料及び条件

試料:ABS樹脂

熱分解 GC 条件

熱分解装置 フロンティアラボ社製 ダブルショットパイロライザー
熱分解炉温度 550℃
GC Agilent 社製 6890N
カラム DB-5ms、30m×0.25mmI.D. 膜厚 0.25μm
オーブン 50℃→5℃min→280(4min)
注入口 280℃、Split(1:50)
キャリアガス He(定流量モード:1mL/min)

MS条件

MS JMS-T100GC "AccuTOF™ GC"
イオン化法 EI+ :70eV、300μA
CI+ :200eV、300μA、イソブタン 0.1mL/min
FI+ :カソード電圧 -10kV、エミッタ電流 0mA
測定質量範囲 m/z 35-600
スペクトル記録速度 0.5 秒(2スペクトル/秒)

結果及び考察

以下に得られたTICと、観測された未知成分の質量スペクトル・精密質量計算結果を示す。

EI法で得られたTIC(リテンションタイム 6~23分の拡大図)

図1 EI法で得られたTIC(リテンションタイム 6~23分の拡大図)

未知成分の質量スペクトル

図2 未知成分の質量スペクトル

表1 未知成分の精密質量計算結果

イオン化法 実測値 理論値との誤差(mmu) 推定組成式 不飽和数

EI法

51.0230

-0.5

C4H3

3.5

77.0392

0.1

C6H5

4.5

91.0555

0.7

C7H7

4.5

104.0629

0.3

C8H8

5.0

115.0545

-0.3

C9H7

6.5

141.0699

-0.5

C11H9

7.5

168.0808

-0.5

C12H10N

8.5

183.1035

-1.3

C13H13N

8.0

CI法

184.1127

0.1

C13H14N

7.5

FI法

183.1055

0.7

C13H13N

8.0

図1に示すように各イオン化法で質量スペクトルが得られた。CI法では[M+H]+と考えられる m/z184が、FI法では[M]+と考えられるm/z183が観測されており、各々の精密質量から未知成分の組成式はC13H13Nであると決定された。以上の結果から、観測された未知成分はベンゼン核を1つ、シアノ基を1つもつ有機化合物C13H13Nであると推定された。以下に考えられる生成過程を示す。

知成分の生成過程

図3 未知成分の生成過程

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