熱裂解氣相色譜儀是熱裂解器和氣相色譜儀兩種技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是一種反應(yīng)氣相色譜儀。是在嚴(yán)格控制的操作條件下，使高分子有機(jī)物迅速高溫?zé)崃呀?，生成可揮發(fā)的小分子熱裂解產(chǎn)物用氣相色譜儀分離分析。裂解器是熱裂解氣相色譜儀的關(guān)鍵部件，有管式爐裂解器、熱絲裂解器和居里點(diǎn)裂解器等。
一、基本原理
熱裂解是在熱能作用下物質(zhì)發(fā)生化學(xué)降解的過(guò)程。在一定條件下，高分子有機(jī)物遵循一定的裂解規(guī)律，即特定的樣品能夠產(chǎn)生特定的裂解產(chǎn)物和產(chǎn)物分布，采用氣相色譜分析和鑒定裂解產(chǎn)物，可據(jù)此對(duì)原樣品進(jìn)行表征。
將高分子樣品置于裂解器中，在嚴(yán)格控制的操作條件下，使之迅速高溫?zé)崃呀?，生成可揮發(fā)的小分子產(chǎn)物，然后將裂解產(chǎn)物送入氣相色譜儀中進(jìn)行分離分析。因?yàn)榱呀馑槠慕M成和相對(duì)含量與待測(cè)高分子的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，每種高分子的裂解色譜圖都有其特征，故裂解色譜圖又稱(chēng)熱裂解指紋色譜圖。
二、對(duì)裂解器的要求
1、由于裂解溫度不同，裂解產(chǎn)物不同，裂解溫度控制要精確，可重復(fù)進(jìn)行。
2、不同的物質(zhì)需要不同的裂解溫度，裂解溫度要可調(diào)。
3、裂解器熱容量大，升溫速度快。
4、裂解器與接口的體積小，以減小死體積，防止色譜峰展寬。
5、對(duì)裂解反應(yīng)無(wú)催化反應(yīng)，防止歧化反應(yīng)和二次反應(yīng)。
三、裂解器類(lèi)型
1、管式爐裂解器
管式爐裂解器通常由一個(gè)外壁加熱的石英管制成，采用電熱絲加熱，裂解溫度在300～1000℃，恒溫精度高。當(dāng)爐溫達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，將樣品置于鉑金小舟內(nèi)，用推桿將鉑金小舟送人裂解爐，樣品不與管壁接觸。
管式爐裂解器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可定量進(jìn)樣，操作方便，裂解溫度連續(xù)可調(diào)。但升溫速率不可調(diào)，死體積大，容易產(chǎn)生二次反應(yīng)。
2、熱絲裂解器
熱絲裂解器通常由直徑0.2～0.5mm、長(zhǎng)50mm左右的鉑絲或鎳鉻絲繞成螺旋狀而成，樣品涂在金屬熱絲上，熱絲用穩(wěn)定電壓加熱到所需溫度，可使樣品裂解。
熱絲裂解器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加熱時(shí)間短，二次反應(yīng)少。但不易定量進(jìn)樣，一般只用于定性分析。
3、居里點(diǎn)裂解器
居里點(diǎn)裂解器是一種高頻感應(yīng)加熱裂解器，采用鐵磁性材料作加熱元件。將它置于高頻電場(chǎng)中，會(huì)吸收射頻能量而迅速升溫，當(dāng)達(dá)到居里點(diǎn)溫度時(shí)，鐵磁質(zhì)變?yōu)轫槾刨|(zhì)，不再吸收射頻能量，溫度穩(wěn)定在居里點(diǎn)溫度。當(dāng)切斷高頻電源后溫度下降，鐵磁性又恢復(fù)。將樣品附著在加熱元件上，樣品可在居里點(diǎn)溫度裂解。
不同鐵磁質(zhì)的居里點(diǎn)溫度不同，通過(guò)調(diào)節(jié)鐵磁質(zhì)合金的組成可獲得所需溫度的加熱元件。
4、激光裂解器。
四、熱裂解器技術(shù)特點(diǎn)
1、分離效率高
熱裂解氣相色譜儀大都使用毛細(xì)管色譜柱，可以對(duì)復(fù)雜的裂解產(chǎn)物進(jìn)行有效的分離，尤其是高分子有機(jī)物之間的微小差異，聚合物材料中的微量組分，都能在裂解色譜圖上靈敏地反映出來(lái)，找到相應(yīng)的特征。
2、靈敏度高
熱裂解氣相色譜儀一般采用氫火焰離子化檢測(cè)器，靈敏度很高。
3、樣品用量少
樣品用量一般為μg至mg量級(jí)，對(duì)只能獲得微量樣品的檢測(cè)很有利。
4、分析速度快
典型的分析周期為30min。當(dāng)裂解產(chǎn)物很復(fù)雜時(shí)，1～2h可以完成一次分析。
5、信息量大
可以進(jìn)行定性和定量分析，還可以進(jìn)行裂解條件與裂解產(chǎn)物的關(guān)系、樣品結(jié)構(gòu)與裂解產(chǎn)物的關(guān)系、裂解機(jī)理和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的研究。
6、應(yīng)用范圍廣
適用于各種形態(tài)樣品，不需要預(yù)處理，無(wú)論是粘稠液體、粉沫、纖維和彈性體等，還是固化的樹(shù)脂、涂料和硫化橡膠等都可以直接進(jìn)樣分析。
7、易于普及
裂解進(jìn)樣器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，與氣相色譜儀組合在一起就可以進(jìn)行分離分析。
8、可以和各種光譜儀器在線(xiàn)聯(lián)接
凡是可以和氣相色譜儀在線(xiàn)聯(lián)接的光譜儀器，都可以和熱裂解氣相色譜儀在線(xiàn)聯(lián)接。
五、應(yīng)用范圍
適用于分子量較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、難揮發(fā)和難溶解物質(zhì)的分離分析。
在藥物分析中，可采用閃蒸技術(shù)分析中草藥中的可揮發(fā)性成分。所謂閃蒸是指在樣品裂解前，用較低的溫度（低于樣品的裂解溫度）對(duì)樣品快速加熱，將揮發(fā)性成分蒸發(fā)出來(lái)，得到一張色譜圖。然后在高溫下對(duì)樣品進(jìn)行裂解，得到裂解色譜圖。這樣可獲得樣品中揮發(fā)性成分的重要信息，在樣品定性鑒定中非常有用。
對(duì)于一些大分子物質(zhì)和其他非易失性材料一直是氣相色譜儀分析中的難點(diǎn)。熱裂解器可以把樣品瞬間暴露達(dá)到高溫，打破原有化學(xué)鍵，產(chǎn)生熱解物質(zhì)從而被色譜分離。被用來(lái)分離和分析廣泛的高分子材料，包括聚合物，油漆，涂料，油墨，纖維，塑料和木材。熱裂解器–氣相色譜儀（PY-GC）聯(lián)用，在水運(yùn)工程、石油化工、有機(jī)化學(xué)、生物醫(yī)藥、高分子化學(xué)、地質(zhì)勘探、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域都得到有效的應(yīng)用。
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