TGA-IR-GC-MS: Een krachtige techniek voor geëvolueerde gasanalyse

De TGA-IR-GC-MS analyse is een analysemethode die drie krachtige technieken integreert: thermogravimetrische analyse (TGA), infraroodspectroscopie (IR) en gaschromatografie-massaspectrometrie (GC-MS). Wanneer gecombineerd, vormen ze een analytische synergie die uitgebreide informatie biedt over de chemische eigenschappen van een materiaal. TGA-IR-GC-MS-analyse is een krachtige techniek voor geëvolueerde gasanalyse die we bij PTG/e voor veel verschillende toepassingen gebruiken.

Enkele voorbeelden van projecten die we hebben uitgevoerd voor onze klanten zijn:

  • Karakterisering van polyurethaan: Het identificeren van de bouwstenen van polyurethanen, wat waardevol kan zijn voor materiaalontwikkeling.
  • Analyse van inktformuleringen: Het bepalen van de samenstelling van onbekende uitgeharde inktformuleringen.
  • Polymeeranalyse: Het identificeren van weekmakers en additieven in polymeren, wat essentieel is voor het begrijpen van de eigenschappen van polymeren.
  • Studie naar thermische degradatie: Onderzoek naar de thermische degradatie van verschillende polymeren, wat informatie oplevert over hun gebruik in diverse toepassingen.

 

Hoe werkt het?

De TGA-IR-GC-MS analyse is een analysemethode die drie krachtige technieken integreert: thermogravimetrische analyse (TGA), infraroodspectroscopie (IR) en gaschromatografie-massaspectrometrie (GC-MS). Elk van deze technieken biedt unieke inzichten in de samenstelling, moleculaire structuur en thermisch gedrag van een materiaal. Wanneer ze echter worden gecombineerd, vormen ze een analytische synergie die uitgebreide informatie biedt over de chemische eigenschappen van een materiaal.

At this photo you see the TGA-IR-GC-MS setup at PTG Eindhoven. A powerful gas analysis technique for many different applications.

Opstelling van TGA-IR-GC-MS met de TGA (rechts), de infraroodgascel (midden) en de GC-MS (links), gekoppeld door de overdrachtsleiding.

Binnen de infrastructuur van PTG/e kunnen TGA-, IR- en GC-MS-apparatuur worden gecombineerd met een verwarmde overdrachtsleiding. De TGA-techniek kwantificeert de gewichtsverandering van een monster als functie van temperatuur of tijd. Het onderwerpt het monster aan een nauwkeurig gecontroleerd temperatuurprogramma terwijl het continu het gewicht ervan controleert. Dit maakt de bepaling mogelijk van cruciale informatie met betrekking tot de thermische stabiliteit en ontledingsgedrag van een materiaal.

In this graph you see the thermogram of a polymer material, showing the weight percentage as a function of temperature. TGA-IR-GC-MS is a great analysis to combain 3 powerfull techniques. We, at PTG Eindhoven, are very experienced in TGA-IR-GC-MS.

Thermogram van een polymeermateriaal, waarbij het gewichtspercentage als functie van de temperatuur wordt weergegeven. 

Het gas dat tijdens de TGA-meting uit het monster vrijkomt door verdamping of thermische ontbinding, wordt via de verwarmde overdrachtsleiding door de IR-gascel geleid om te worden gemeten met IR-spectroscopie. IR-spectroscopie maakt gebruik van de interactie tussen infrarood licht en de moleculaire bindingen binnen het geëvolueerde gas, wat uniek is voor elk type materiaal. Het resulterende spectrum van deze techniek onthult waardevolle details over de functionele groepen binnen de vrijkomende gassen, wat helpt bij de identificatie van chemische bindingen, moleculaire structuur en functionele groepen van het oorspronkelijke monster.

In the next graph, you see the overall absorbance during the online IR measurement (left), with the IR spectrum at the peak of the thermal decomposition (right). Graph TGA-IR-GC-MS by PTG Eindhoven.

De totale absorptie tijdens de online IR-meting (links), met het infraroodspectrum op het hoogtepunt van de thermische ontbinding (rechts).

De gassen die tijdens de TGA-meting bij een specifieke temperatuur uit het monster vrijkomen, kunnen worden verzameld om in te spuiten in de GC-MS. In de GC gaan de gassen door een scheidingskolom, waarbij de individuele componenten worden gescheiden op basis van hun vluchtigheid en affiniteit met de kolom. Vervolgens analyseert de MS deze gescheiden componenten, waardoor informatie wordt verkregen over hun moleculaire massa en fragmentatiepatronen. Dit helpt bij het identificeren van de componenten die vrijkomen tijdens de thermische degradatie van het materiaal, waardoor verdere inzichten worden verkregen in de oorspronkelijke samenstelling van het materiaal.

Graph TGA-IR-GC-MS analysis, a powerful technique which combines 3 different analysis.

Gaschromatogram van het geïnjecteerde gas. De pieken geven de respons van de MS-detector aan en tonen het massaspectrum van het uitgescheiden component.

De flexibiliteit van het hele geëvolueerde gas systeem biedt verschillende combinaties van technieken, waaronder: TGA-IR, TGA-MS, TGA-GC-MS en TGA-IR-GC-MS analyses. Dit maakt het mogelijk om de beste combinatie van technieken te selecteren om de vragen over het materiaal te beantwoorden.

Samenvattend vormt de combinatie van de TGA-, IR- en GC-MS technieken een krachtig analytisch instrument dat in staat is complexe en onbekende materiaaluitdagingen op te lossen.

Voor meer informatie over hoe deze analyse kan bijdragen aan uw specifieke materiaalanalysebehoeften, aarzel niet om contact met ons op te nemen!