沃特世大气压气相色谱电离源APGC，助力大分子结构分析方案进阶

结构解析困难？

样品溶解性能差？

如何在热解碎片的碎片中查找信息？

......

这些材料分析的常见问题您是不是经常遇到？作为能解决这些问题的热裂解(Py)-GC/MS技术，因受限于其灵敏度和解析能力也是挑战不断。而沃特世大气压气相色谱电离源APGC的推出则为这些需求带来了突破。

传统Py-GC/MS技术

技术原理

在聚合物热解过程中产生了无数热解物。这些热解物为气体，可将GC/MS和热解器进行连接，控制热解反应并将热解物引入GC入口，通过气相色谱柱分离，最终获得热解图和热解物质谱图。且由于不同聚合物类型的热解图存在差异，因此可通过分析热解图来实现表征聚合物。

应用特点

1

不仅可分析大分子聚合物，也可分析聚合物添加剂；

2

直接分析，无需复杂的样品制备；

3

高灵敏度分析，样品重量仅需亚毫克；

4

可分析任何类型和形式的材料，如塑料、橡胶、油漆、树脂、木材纤维素、纤维、涂膜和不溶性材料等。

图1. 不同聚合物的Py-GC/MS分析谱图

在不同聚合物的Py-GC/MS分析谱图中，我们可以看到聚合物热解碎片质谱信息，并通过比对谱库或特征碎片比例来确认样品情况。但由于需要应用专用数据库且谱库有限，碎片信息过于繁杂，使得Py-GC/MS分析面临很多难题。

遇到的难题

1

数据库搜索

聚合物单体在数据库中可能检索到，但几乎所有的裂解物谱图没有注册。

2

聚合物表征

无法表征复杂的共聚物，例如存在五元共聚物的光刻胶、三元共聚嵌段共聚和随机共聚的热裂解行为比较。

3

新材料开发、竞争产品分析

分析未知聚合物存在很大的局限性；

单四极杆质谱分辨率太低，无法进行结构分析。

4

高分子量化合物的灵敏度

分析高分子量的裂解物，如三聚体或更高的高分子量化合物灵敏度不够；

EI电离很难确定三聚体或更高分子量的分子离子。

沃特世大气压气相色谱电离源APGC

技术特点

APGC大气压气相色谱电离源延用沃特世通用离子源结构和“工程精简(Engineered Simplicity)”的设计理念，不仅可在大气压下实现GC/MS电离，而且实现了从UPLC到GC的无需泄真空即可快速简便切换。

APGC通过电晕放电针发生电离并产生M+或MH+，此为大气压下发生的软电离模式。 此外，由于其能量低，基本不产生碎片离子，非常适合进行二级碎裂分析。适用于需要提高灵敏度的定量需求以及未知物结构鉴定。

链接热裂解器，可以获得更高的灵敏度、丰富的分子量信息，简化多元分析和使结构解析更简单。

图2. 热裂解APGC的模式下获得更高灵敏度和更多信息。

应用案例

在APGC前端扩展热裂解器，借助热裂解碎片和热脱附的分子离子信息，再结合二级碎片离子信息实现聚合物结构分析或无需样品制备的添加剂解析。例如随机共聚物和嵌段共聚物的差异化分析，以不同产品单体或热裂解片段丰度比评价材料，多元共聚物端基结构和活性结构研究等。

1

Py-APGC-QTof分析聚酰亚胺(PI)基础结构

借助高灵敏的热裂解产物分子离子峰信息，通过精确质量数、同位素和碎片例子信息进行解析，再结合各种手段反推聚酰亚胺的基础结构。

图3. 低能量Py-APGC-QTof分析聚酰亚胺谱图

图4. 热解碎片的结构解析

图5. 借助热解碎片的结构反推聚合物的基础结构。

（上下滑动查看更多）

2

嵌段聚合物与随机共聚物热解的行为比较

通过热裂解Py-APGC比较丙烯酸-苯乙烯不同共聚物热裂解行为。并应用Waters UNIFI科学信息化系统，通过二元比对或多元统计方式查找差异比对并找到引起差异化的标志物，再建立模型用于后续样品分类。

图6. 嵌段共聚物和随机共聚物的热解信息比对

3

受阻胺光稳定剂(HALS)聚合物添加剂的标记发现

受阻胺光稳定剂(HALS)由于其抗气候因素而广泛使用，但由于其疏水性强，难从高分子材料中提取，也很难在反相色谱柱中洗脱。应用热裂解技术即可实现固体样品直接进样鉴定。

图7.Chimassorb 2020、944和199的热裂解色谱图叠加。

图8. Tinuvin和Chimassorb各自特有的热解标记物。