赛默飞多仪器联用方案，照亮新材料应用前景

图1 PY-GCMS联用系统

PY-GCMS研究聚合物的根本：一定裂解温度下，高分子聚合物的断裂方式具有特征性，生成其特征的裂解碎片，而这为材料深度表征奠定了基础。

以聚乙烯PE为例，聚乙烯PE是仅有饱和烃结构的长链高分子，在热解下为典型的以无规引发分解为主的聚合物。聚乙烯分子链上由于氢原子较多，裂解形成的链自由基容易发生转移，阻碍了进一步解聚，因此裂解产物为一系列不同链长的直链烃。色谱图中存在的典型“一簇三峰”为聚乙烯的代表峰形，主要为裂解出来的相同碳数的饱和烷烃、一烯烃、二烯烃，组成一组三个峰，其中正葵烷为显著特征裂解产物。通过上述原理可鉴定材料的种类。

对大多数常规使用者而言，借助F- Search检索软件能让结果剖析变得更简单，高效和准确。图3为F-Search可供选择的谱库类型选定界面，可根据使用需求选择逸出气分析库EGA library（2400张谱图），聚合物库PyGC-MS library（3700张谱图），裂解产物库Pyrolyzate library（8900张谱图）以及添加剂库Additive library（5800张谱图）。GCMS测试结果可与上述谱库直接进行匹配获得匹配结果。

图5 TGA -GCMS-FTIR联用（串联分离模式）

图6 TGA -GCMS-FTIR联用（并联模式）

TGA（热重分析）主要用来测试样品在指定气氛中，随程序升温时，样品重量变化的一种技术，通过分析样品的质量变化曲线，可以得到许多有用的信息，如样品的热分解特性、分解温度和分解产物等。

FTIR技术基于红外光谱学原理，通过测量样品在红外光区域的吸收和散射光谱来获取信息。红外光谱是由样品中的化学键振动引起的，每种化学键具有特定的振动频率和强度，因此可以用于确定化合物的结构和组成。

当组成TGA-FTIR-GCMS联用时，可对感兴趣的温度段或失重剧烈的温度段所产生的逸出气通过FTIR与GCMS进行双重定性并互为补充与印证，获得更准确可靠的定性结果。

环状嵌段共聚物 (CBC)是一种经由特殊的高效触媒将苯乙烯与共轭烯共聚物以全氢化技术制得的新型环状嵌段共聚高分子(Cyclic Block Copolymer，简称CBC)，因不含不饱和双键，这种新颖的塑料具有极致洁净和超高透明度的优点，以及极佳的热氧化稳定性、优异的UV穿透率和耐受性、低吸水率和低密度等特性。因而对其氢化程度的研究显得格外重要。

TGA结果如图7所示，CBC样品在惰性气氛氦气中的分解过程为一步分解，分解起始温度为419.16℃，失重量约为99.9%，失重速率Z大温度为437.09℃，测试结束时，质量还有约0.1%的残留，因此采集440℃的逸出气进行FTIR与GCMS的分析。

图7 TGA测试结果（点击查看大图）

样品逸出气体的红外热力图、三维图谱、GS 曲线如图8和图9所示所示，从 GS 曲线中分析约41分钟处(约 440℃)分解产物Z为丰富，优先对 41分钟处红外光谱图进行分析。提取该时间点下红外光谱图，在2900cm-1及2800cm-1为C-H反对称及对称伸缩振动，1450cm-1为C-H变角振动，结合特征吸收峰的形状及谱图检索结果，该时间点下逸出主要成分为烷烃类物质。图10为热失重逸出组分变化趋势图，结果表明样品在整个热失重过程中主要逸出二氧化碳、水及烷烃类物质，未发现有苯或苯系物，结果显示氢化完全。

GCMS 440℃逸出气测试结果包括TIC图与不同温度气体产物变化趋势如图11及图12所示，同样未发现苯或苯系物，结果与FTIR一致，再次印证氢化完全的结论。