Gekoppelte Flüssigchromatographie - FT-IR-Spektroskopie

Weshalb gekoppelte Flüssigchromatographie - FT-IR-Spektroskopie?

• Die Neu- und Weiterentwicklung von Kunststoffen führt zu Polymersystemen mit immer komplexerer Struktur
  • höhere Anforderungen an die Polymeranalytik
  • selektive Trennverfahren und Detektionstechniken erforderlich

• Die Kombination so bedeutender Methoden wie der Chromatographie und der FTIR-Spektroskopie ist von hoher technischer Relevanz
• Chromatographie
  • GPC: Trennung nach hydrodynamischen Volumen -> Bestimmung von Molekulargewichten
  • HPLC: Trennung nach chemischer Struktur -> Auftrennung in Einzelkomponenten, Additivanalytik
  • IR-Spektroskopie
  • Identifizierung von Kunststoffen und Additiven, Bestimmung der chemischen Zusammensetzung

• Die Kombination beider Methoden über ein entsprechendes Verdampfungs-Interface ermöglicht zusätzlich zur chromatographischen Trennung eine Identifizierung der Komponenten.
  • die präparative Chromatographie zur Probenidentifikation wird überflüssig
  • der Retentionsverlauf der Komponenten ist auch bei unvollständiger chromat. Trennung zugänglich<(/span>
  • man erhält Spektren guter Qualität im Bereich 4000-500 cm-1
  • gute Empfindlichkeit von 100-500 ng pro Peak

• Anwendungsgebiete der LC-FTIR-Kopplung
  • Identifizierung der Komponenten komplex aufgebauter Kunststoffe
  • Bestimmung der chemischen Struktur von Copolymeren und Blends
  • Untersuchung von spezifischen Wechselwirkungen in Kunststoffsystemen
  • Analyse von Kunststoffadditiven

Schematische Bild der Kopplung

• Die Kopplung von Flüssigchromatographie und FTIR-Spektroskopie unter Verwendung eines Verdampfungs-Interface stellt eine neue Technik dar, mit der es möglich ist von jedem Punkt eines chromatographischen Laufes ein vollständiges IR-Spektrum zu erhalten.

Hier ein schematisches Bild der Kopplung:

• Das Eluat der HPLC / GPC wird mit Hilfe eines variablen Flowsplitters so geteilt, dass 100 ml/min zum Sammelmodul und der Rest des Eluats zu einem Konzentrationsdetektor geleitet werden. Das zum Sammelmodul geleitete Eluat wird in einem T-Stück mit einem Trägergas gemischt, so dass sich ein Aerosol bildet. Dieses wird anschließend von einem Heizgasstrom umhüllt, erwärmt und beim Austritt aus der Düse focusiert. Das Lösungsmittel verdampft, und die Probe schlägt sich auf der mit konstanter Geschwindigkeit rotierenden Germaniumscheibe als Fleck bzw. in der GPC als Spur nieder.
• Die so mit der Probe beschichtete Scheibe wird nach dem Auftragen unter Verwendung eines Optikmoduls in einem FTIR-Spektrometer gemessen. Man erhält im Gegensatz zur Kopplung mit einer Durchflußzelle vollständige IR-Spektren ohne störende Lösungsmitteleffekte.

Beispiel zur Anwendung der LC-FTIR- Kopplung

• Als Anwendungsbeispiel wurde ein Compound mit folgenden Komponenten untersucht:
  • Styrol-Acrylnitril-Copolymeres (SAN)
  • Polystyrol-Polymethylmethacrylat-Blockcopolymeres (PS-b-PMMA)
  • Addititv

GPC des Compounds

Bei der Gelpermeationschromatographie erhält man das unten abgebildete Chromatogramm des Compounds.

Bei der gekoppelten FTIR-Spektroskopie erhält man den unten abgebildeten Konturplot für den Compound.

Es lassen sich aus diesem Konturplot die Einzelspektren der Komponenten extrahieren.

• FTIR-Spektren der Komponenten

Aus dem Konturplot der gekoppelten FTIR-Spektroskopie erhält man die unten abgebildeten FTIR-Spektren der einzelnen Komponenten.

• Chemiegramme

Aus dem Konturplot der gekoppelten FTIR-Spektroskopie lassen sich Chemigramme generieren. Chemigramme geben den zeitlichen Verlauf der IR-Absorption von Komponenten in ausgewählten Wellenzahlbereichen wieder