Пиролиз и хроматомасс-спектрометрия высокомолекулярных и низкомолекулярных политетрафторэтиленов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В обзоре представлена информация о методах исследования механизмов деполимеризации и термодеструкции политетрафторэтилена (ПТФЭ) и его низкомолекулярных фракций. Показано, что пиролитическая газовая хроматомасс-спектрометрия (Пи-ГХ/МС) является наиболее используемым методом анализа состава и свойств высокомолекулярных и низкомолекулярных политетрафторэтиленов, но этот метод не позволяет хорошо разделить пики насыщенных и ненасыщенных фторуглеродов, и идентификация возможна только по характерным ионам. Можно использовать вариант Пи-ГХ/МС, где масс-спектрометр работает в режиме отрицательной химической ионизации с газами-реагентами метаном и изобутаном. Разделение не становится лучше, но регистрируются хорошие масс-спектры, где присутствуют молекулярные ионы. Полностью разделить пики насыщенных и ненасыщенных фторуглеродов позволяет только многомерная газовая хроматография.

Об авторах

В. С. Шатилов

Институт химии ДВО РАН

Email: shatilov.val@mail.ru
Владивосток, Россия

П. А. Задорожный

Институт химии ДВО РАН

Email: zadorozhny@mail.ru
Владивосток, Россия

С. В. Суховерхов

Институт химии ДВО РАН

Email: svs28@ich.dvo.ru
Владивосток, Россия

Список литературы

  1. Drobny J.G., Ebnesajjad S. Technology of fluoropolymers: a concise handbook. CRC Press, 2023. 327 p.
  2. Логинов Б.А. Удивительный мир полимеров. М., 2009. 168 c.
  3. Бузник В.М. Фторполимерные материалы: применение в нефтегазовом комплексе. М.: Нефть и Газ: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2009. 31 c.
  4. Бузник В.М. Новые наноразмерные и микроразмерные объекты на основе политетрафторэтилена // Рос. нанотехнологии. 2009. Т. 4, № 11/12. С. 35–41.
  5. Бузник В.М. Фторполимерные материалы. Томск: Изд-во науч.-тех. лит., 2017. 600 с.
  6. Игнатьева Л.Н., Мащенко В.А., Горбенко О.М., Бузник В.М. Низкомолекулярные фторполимеры. Строение, термические свойства // Хим.физика. 2023. T. 42, № 11. С. 23–38.
  7. Puts G.J., Crouse P., Ameduri B.M. Polytetrafluoroethylene: synthesis and characterization of the original extreme polymer // Chem. Rev. 2019. Vol. 119, No. 3. P. 1763–1805.
  8. Tuminello W.H., Dee G.T. Thermodynamics of poly (tetrafluoroethylene) solubility // Macromolecules. 1994. Vol. 27, No. 3. P. 669–676.
  9. Ольхов Ю.А., Аллаяров С.Р., Диксон Д.А. Молекулярно-тополoгическое строение γ-облученного политетрафторэтилена // Химия высоких энергий. 2012. Т. 46, №. 6. С. 476–476.
  10. Хатипов С.А. и др. Исследование надмолекулярной структуры ПТФЭ с использованием двухстадийного химического травления поверхности // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2015. № 11. С. 72–83.
  11. Puts G., Crouse P., Ameduri B. Thermal degradation and pyrolysis of polytetrafluoroethylene // Handbook of Fluoropolymer Science and Technology. 2014. P. 81–104.
  12. Errede L.A. The Application of Simple Equations for Calculating Bond Dissociation Energies to Thermal Degradation of Fluorocarbons // J. Org. Chem. 1962. Vol. 27, No. 10. P. 3425–3430.
  13. Coleman W.E. et al. The Identification of Toxic Compounds in the Pyrolysis Products of Polytetrafluoroethylene (PTFE) // Am. Ind. Hyg. Assoc. J. 1968. Vol. 29, No. 1. P. 33–40.
  14. Ellis D.A. et al. Thermolysis of fluoropolymers as a potential source of halogenated organic acids in the environment // Nature. 2001. Vol. 412, No. 6844. P. 321–324.
  15. Simon C.M., Kaminsky W. Chemical recycling of polytetrafluoroethylene by pyrolysis // Polym. Degrad. Stab. 1998. Vol. 62, N 1. P. 1–7.
  16. Lonfei J., Jingling W., Shuman X. Mechanisms of pyrolysis of fluoropolymers // Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 1986. Vol. 10, No. 2. P. 99–106.
  17. Ajeti A.D., Vyas S. Gas phase product evolution during high temperature pyrolysis of PTFE: Development of ReaxFF simulation protocol // Chem. Eng. J. A. 2024. Vol. 19. 100622.
  18. Van Duin A.C.T. et al. ReaxFF: a reactive force field for hydrocarbons // J. Phys. Chem. A. 2001. Vol. 105, No. 41. P. 9396–9409.
  19. Morisaki S. Simultaneous thermogravimetry-mass spectrometry and pyrolysis-gas chromatography of fluorocarbon polymers // Thermochim. Acta. 1978. Vol. 25, No. 2. P. 171–183.
  20. Meissner E., Wróblewska A., Milchert E. Technological parameters of pyrolysis of waste polytetrafluoroethylene // Polym. Degrad. Stab. 2004. Vol. 83, No. 1. P. 163–172.
  21. Tao J. et al. Reactivity and reaction mechanism of Al-PTFE mechanically activated energetic composites // FirePhysChem. 2021. Vol. 1, No. 2. P. 123–128.
  22. Purser D.A. Recent developments in understanding the toxicity of PTFE thermal decomposition products // Fire Mater. 1992. Vol. 16, No. 2. P. 67–75.
  23. Warheit D.B. et al. Attenuation of perfluoropolymer fume pulmonary toxicity: effect of filters, combustion method, and aerosol age // Exp. Mol. Pathol.1990. Vol. 52, No. 3. P. 309–329.
  24. De Vega R.G. et al. Studying the degradation of bulk PTFE into microparticles via SP ICP-MS: a systematically developed method for the detection of F-containing particles // J. Anal. At. Spectrom. 2024. Vol. 39, No. 8. P. 2030–2037.
  25. Sullivan G.L. et al. Detection of trace sub-micron (nano) plastics in water samples using pyrolysis-gas chromatography time of flight mass spectrometry (PY-GCToF) // Chemosphere. 2020. Vol. 249. P. 126–179.
  26. SkedungL., Savvidou E., Schellenberger S. et al. Identification and quantification of fluorinated polymers in consumer products by combustion ion chromatography and pyrolysis-gas chromatography-mass spectrometry // Environ. Sci.: Processes Impacts. 2024. Vol. 26. P. 82–93.
  27. Цветников А.К. Энерго- и ресурсосберегающие материалы на основе ультрадисперсного низкомолекулярного политетрафторэтилена // Вестн. ДВО РАН. 2021. № 5. С. 93–108.
  28. Павлов А.Д., Суховерхов С.В., Цветников А.К. Использование пиролитической хроматомасс-спеткрометрии для определения состава ФОРУМа и его фракций // Вестн. ДВО РАН. 2011. № 5. С. 72–75.
  29. Павлов А.Д., Суховерхов С.В., Цветников А.К. Использование пиролитической хроматомасс-спектрометрии для идентификации нанодисперсных фторполимерных материалов // Вестн. ДВО РАН. 2013. № 5. С. 39–43.
  30. Павлов А.Д., Суховерхов С.В., Цветников А.К. Применение химической ионизации для изучения масс-спектрометрической фрагментации низкомолекулярных политетрафторэтиленов // Полимеры в науке и технике: Всероссийская научная Интернет-конференция с международным участием: материалы конференции (Казань, 10 июня 2014 г.). Казань, 2014. С. 43–48.
  31. Руднев В.С., Ваганов-Вилькинс А.А., Цветников А.К., Недозоров П.М., Яровая Т.П., Курявый В.Г., Дмитриева Е.Э., Кириченко Е.А. Некоторые характеристики композитных политетрафторэтилен-оксидных покрытий на сплаве алюминия // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2015. Т. 51, № 1. С. 79–93.
  32. Rudnev V.S., Vaganov-Vil’kins A.A., Yarovaya T.P., Pavlov A.D. Polytetrafluoroethylene-oxide coatings on aluminum alloys // Surf. Coat. Technol. 2016. Vol. 307. P. 1249–1254.
  33. Vaganov-Vil’kins A.A., Rudnev V.S., Pavlov A.D., Sukhoverkhov S.V., Kostin V.I., Lukiyanchuk I.V. IR and Py-GC/MS investigation of composite PTFE/PEO coatings on aluminum // Mater. Chem. Phys. 2019. Vol. 221. P. 436–446.
  34. Павлов А.Д., Суховерхов С.В., Прокуда Н.А.применение пиролитической хроматомасс-спектрометрии и многомерной газовой хроматографии для исследования низкомолекулярного политетрафторэтилена // Химическая наука: современные достижения и историческая перспектива: I Всероссийская научная интернет-конференция с международным участием: материалы конф. (Казань, 29 марта 2013 г.). Казань: ИП Синяев Д.Н., 2013. С. 118–120.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».