KR20210045293A - Method and system for analysis of additives in water-based polymer sample - Google Patents
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Abstract
Description
본 출원은 2019년 10월 16일자로 출원된 한국특허출원 10-2019-0128141호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 상기 특허문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.This application claims the benefit of priority based on Korean Patent Application No. 10-2019-0128141 filed on October 16, 2019, and all contents disclosed in the patent document are included as part of this specification.
본 발명은 수계 고분자 시료 내 첨가제의 분석을 위한 방법 및 시스템, 보다 구체적으로 고흡수성 수지를 이용한 수계 고분자 시료의 전처리 과정을 포함하는 분석 방법 및 이를 위한 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method and system for analyzing an additive in an aqueous polymer sample, more specifically, to an analysis method including a pretreatment process for an aqueous polymer sample using a super absorbent polymer, and a system therefor.
고분자는 1종 이상의 모노머 및 첨가제를 포함하는 고분자 조성물로부터 제조될 수 있으며, 상기 첨가제로는 중합 개시제, 커플링제, 가교제 등이 사용될 수 있다. 이러한 첨가제들은 소량으로 고분자의 안정성이나 물리적 성상을 개선시키는 기능을 하며, 첨가제는 고분자의 최종 성능에 결정적인 영향을 미칠 수 있어 첨가제의 정성 및 정량 분석이 필요하다. The polymer may be prepared from a polymer composition containing one or more monomers and additives, and as the additive, a polymerization initiator, a coupling agent, a crosslinking agent, and the like may be used. These additives function to improve the stability or physical properties of the polymer in a small amount, and the additives can have a decisive effect on the final performance of the polymer, so qualitative and quantitative analysis of the additive is required.
고분자의 성분 분석에는 고분자에 포함된 성분을 적절한 추출법으로 추출하여 농축한 후, 이를 분석 기기로 분석하는 방법이 이용되고 있다. 상기 추출법의 예로는 액체-액체 추출법(liquid-liquid extraction), 액체-고체 추출법(liquid-solid extraction), 용매 추출법(solvent extraction), 재침전 추출법(reprecipitation extraction) 등이 있다. In the component analysis of the polymer, a method of extracting and concentrating a component contained in the polymer by an appropriate extraction method, and then analyzing it with an analysis device is used. Examples of the extraction method include liquid-liquid extraction, liquid-solid extraction, solvent extraction, and reprecipitation extraction.
이러한 추출법들은 용매를 사용하기 때문에 추출 과정에서 시료의 농도가 변하거나 농축을 위한 건조 과정에서 시료의 유실 및 오염이 일어날 수 있다. 예컨대, 수계 고분자 시료의 경우 시료 중 물을 제거하기 위해 온도를 올린 후 질소 퍼징(N2 purging)에 의해 시료를 건조시키는 방법이 사용되고 있으나, 이 과정에서 휘발성의 저분자 첨가제가 손실될 수 있으며, 건조되기까지 수 시간이 소모되어 분석 시간이 길어지는 단점이 있다.Since these extraction methods use a solvent, the concentration of the sample may change during the extraction process, or loss and contamination of the sample may occur during the drying process for concentration. For example, in the case of a water-based polymer sample, a method of drying the sample by nitrogen purging (N 2 purging) after raising the temperature to remove water from the sample is used, but volatile low molecular weight additives may be lost during this process. There is a disadvantage in that it takes several hours to perform the analysis, which lengthens the analysis time.
따라서, 본 발명은 종래 기술의 단점을 해결하기 위한 것으로, 수계 고분자 시료 중의 물을 빠른 시간내에 효율적으로 제거함으로써 시료에 포함된 휘발성의 저분자 첨가제를 손실 없이 신속하고 정확하게 분석할 수 있는 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention is to solve the drawbacks of the prior art, by efficiently removing water in a water-based polymer sample in a short time, thereby providing a method and system capable of quickly and accurately analyzing the volatile low-molecular additive contained in the sample without loss. To provide.
본 발명의 일 측면에 따르면, According to an aspect of the present invention,
(S1) 고분자, 첨가제 및 용매로서 물을 포함하는 수계 고분자 시료를 바이알에 넣는 단계;(S1) putting an aqueous polymer sample containing water as a polymer, an additive, and a solvent into a vial;
(S2) 상기 바이알에 고흡수성 수지(super absorbent polymer, SAP)가 담긴 다공성 파우치를 넣어 상기 고흡수성 수지에 물을 흡수시키는 단계;(S2) putting a porous pouch containing a super absorbent polymer (SAP) in the vial to absorb water into the super absorbent polymer;
(S3) 상기 다공성 파우치를 바이알로부터 제거하고 상기 바이알 내에 남아있는 농축된 고분자 시료를 수거하는 단계; 및(S3) removing the porous pouch from the vial and collecting the concentrated polymer sample remaining in the vial; And
(S4) 상기 농축된 고분자 시료를 열분해 가스 크로마토그래피(Py-GC)-질량분석기(MS)에 도입하여 Py-GC/MS 분석을 수행하는 단계를 포함하는, 수계 고분자 시료 내 첨가제의 분석 방법이 제공된다.(S4) Introducing the concentrated polymer sample into a pyrolysis gas chromatography (Py-GC)-mass spectrometer (MS) to perform Py-GC/MS analysis. Is provided.
또한, 본 발명은 상기 분석 방법을 적용하기 위한 시스템으로서,In addition, the present invention is a system for applying the analysis method,
고분자, 첨가제 및 용매로서 물을 포함하는 시료 용액을 수용하는 바이알;A vial containing a sample solution containing water as a polymer, an additive, and a solvent;
상기 바이알 내에 수용가능하고 고흡수성 수지가 담긴 다공성 파우치; 및A porous pouch that can be accommodated in the vial and contains a super absorbent polymer; And
열분해 가스 크로마토그래피(Py-GC)-질량분석기(MS)를 포함하는 분석 시스템을 제공한다.An analysis system including pyrolysis gas chromatography (Py-GC)-mass spectrometry (MS) is provided.
추가로, 본 발명은 상기 분석 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터에서 판독가능한 기록 매체를 제공한다.Additionally, the present invention provides a computer-readable recording medium in which a program for executing the analysis method is recorded.
본 발명에 따르면, 다공성 파우치에 담긴 고흡수성 수지(SAP)를 이용해 첨가제가 포함된 수계 고분자 시료로부터 물을 제거하는 간단한 전처리 과정을 거쳐 농축된 고분자 시료를 수득한 후 Py-GC/MS 분석을 수행함으로써, 고분자 시료 내 휘발성의 저분자 첨가제 성분을 손실 없이 신속하고 정확하게 분석할 수 있다.According to the present invention, Py-GC/MS analysis is performed after obtaining a concentrated polymer sample through a simple pretreatment process in which water is removed from an aqueous polymer sample containing an additive using a super absorbent polymer (SAP) contained in a porous pouch. By doing so, it is possible to quickly and accurately analyze the volatile low-molecular additive component in the polymer sample without loss.
도 1 내지 5은 각각 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 수계 고분자 시료 내 성분에 대한 Py-GC/MS 분석 결과를 나타낸 것이다.1 to 5 show Py-GC/MS analysis results for components in aqueous polymer samples according to Examples and Comparative Examples of the present invention, respectively.
이하, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to a conventional or dictionary meaning, and the inventor appropriately defines the concept of terms in order to describe his own invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be done.
본 발명의 일 실시형태는 고흡수성 수지(super absorbent polymer, SAP)를 이용한 수계 고분자 시료의 전처리 과정을 포함하는 수계 고분자 시료 내 첨가제의 분석 방법에 관한 것이다. 이하에서는 상기 방법을 단계별로 설명한다.An embodiment of the present invention relates to a method for analyzing an additive in an aqueous polymer sample, including a pretreatment of the aqueous polymer sample using a super absorbent polymer (SAP). Hereinafter, the method will be described step by step.
본 발명은 수계 고분자 시료를 분석 대상으로 하며, 구체적으로 고분자, 첨가제 및 용매로서 물을 포함하는 수계 고분자 시료를 준비하여 바이알에 넣는다(S1).In the present invention, a water-based polymer sample is an analysis target, and specifically, a water-based polymer sample containing water as a polymer, an additive, and a solvent is prepared and put into a vial (S1).
상기 바이알은 액상의 시료를 수용할 수 있는 한, 그 형태 및 재질은 특별한 제한 없이 사용될 수 있다.As long as the vial can accommodate a liquid sample, its shape and material may be used without particular limitation.
상기 시료에 포함된 고분자는 1종 이상의 모노머가 중합되어 얻은 화합물이며, 상기 모노머의 예로는 부틸아크릴레이트, 스티렌, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 고분자는 분자량이 5,000 내지 5,000,000 g/mol 일 수 있다.The polymer included in the sample is a compound obtained by polymerization of one or more monomers, and examples of the monomer may include butyl acrylate, styrene, 2-ethylhexyl acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, and the like. In addition, the polymer may have a molecular weight of 5,000 to 5,000,000 g/mol.
상기 첨가제는 고분자의 중합시에 소량으로 사용되어 고분자의 안정성이나 물리적 성상을 개선시키는 물질로서, 분자량이 50 내지 700 g/mol인 휘발성의 저분자 화합물일 수 있다. 이러한 첨가제의 예로는 BHT(butylated hydroxytoluene), Tinuvin P 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다. The additive is used in a small amount during polymerization of the polymer to improve stability or physical properties of the polymer, and may be a volatile low molecular weight compound having a molecular weight of 50 to 700 g/mol. Examples of such additives include butylated hydroxytoluene (BHT), Tinuvin P, or a mixture thereof.
또한, 상기 시료는 필요에 따라 충전재, 절연재 등의 작용을 하는 무기물이 포함될 수 있으며, 예컨대 알루미나, 티타니아 등과 같은 무기 산화물, 또는 무기 수산화물이 사용될 수 있다.In addition, the sample may include an inorganic material that acts as a filler or an insulating material as necessary, and for example, an inorganic oxide such as alumina or titania, or an inorganic hydroxide may be used.
상기 시료에 포함된 물을 제거하기 위해, 시료가 수용된 바이알 내에 고흡수성 수지(super absorbent polymer, SAP)가 담긴 다공성 파우치를 넣어 상기 고흡수성 수지에 물을 흡수시킨다(S2).In order to remove the water contained in the sample, a porous pouch containing a super absorbent polymer (SAP) is placed in a vial containing the sample, and water is absorbed by the super absorbent polymer (S2).
상기 고흡수성 수지(SAP)는 수용성 고분자를 부분적으로 가교시켜 만든 물질로서, 3차원 그물 구조를 가지면서 다량의 친수기를 가지는 고분자이다. 예컨대, 아크릴산 단량체, 중화제, 발포제, 중합개시제 및 가교제를 중합하여 얻을 수 있다.The super absorbent polymer (SAP) is a material made by partially crosslinking a water-soluble polymer, and is a polymer having a three-dimensional network structure and a large amount of hydrophilic groups. For example, it can be obtained by polymerizing an acrylic acid monomer, a neutralizing agent, a blowing agent, a polymerization initiator, and a crosslinking agent.
이러한 SAP는 수불용성과 친수성을 동시에 나타내어 물에 녹지 않으면서 다량의 물을 흡수할 수 있다. 또한, 상기 고흡수성 수지는 분말, 비드, 파이버 등의 형태일 수 있으며, 물을 흡수한 후에는 처음 형태에서 벗어나 크게 부풀어 오르면서 겔 형태가 된다.These SAPs exhibit water insolubility and hydrophilicity at the same time, so they can absorb a large amount of water without being soluble in water. In addition, the super absorbent polymer may be in the form of a powder, beads, fiber, or the like, and after absorbing water, the superabsorbent resin becomes a gel form while swelling out of the initial form and swelling.
이러한 고흡수성 수지를 이용하여 수계 고분자 시료에 포함된 물을 흡수시켜 제거하는 전처리를 수행하는 경우, 기존의 수계 고분자 시료 분석시 시료 중 물을 제거하기 위해 온도를 올린 후 질소 퍼징(N2 purging)에 의해 시료를 건조시키는 전처리 방법에 비해 간단하게 고분자 시료를 농축시켜 바로 분석에 적용함으로써 분석 시간을 단축시킬 수 있고, 시료에 포함된 성분들의 손실을 최소화할 수 있다.In the case of performing pretreatment in which water contained in an aqueous polymer sample is absorbed and removed by using such a super absorbent polymer, the temperature is raised to remove water from the sample when analyzing the existing aqueous polymer sample, followed by nitrogen purging (N 2 purging). Compared to the pretreatment method of drying the sample by the method, it is possible to shorten the analysis time and minimize the loss of components included in the sample by simply concentrating the polymer sample and applying it to analysis.
예컨대, 바이알에 고흡수성 수지가 담긴 파우치를 넣은 후 약 5초 내지 2분 정도 흔들어 주면 고흡수성 수지 내에 시료 중의 물이 충분히 흡수되며, 이러한 과정은 실온에서 수행될 수 있고, 질소하의 건조를 필요로 하지 않으므로 휘발성 저분자 첨가제와 같은 성분의 손실이 최소화된다. For example, if a pouch containing a super absorbent polymer is placed in a vial and shaken for about 5 seconds to 2 minutes, water in the sample is sufficiently absorbed in the super absorbent polymer, and this process can be performed at room temperature and requires drying under nitrogen. Therefore, the loss of components such as volatile low molecular weight additives is minimized.
상기 다공성 파우치는 고흡수성 수지가 빠져나오지 않을 정도의 기공 구조를 가지며, 상기 기공 크기는 고흡수성 수지 평균 입경의 1/2 또는 그 이하의 작은 크기를 가지면 충분하다. 예컨대, 상기 고흡수성 수지의 평균 입경은 100 내지 3,0000 ㎛, 상세하게는 300 내지 2,000 ㎛, 보다 상세하게는 500 내지 1,500 ㎛ 일 수 있고, 상기 다공성 파우치의 기공 크기는 250 ㎛ 이하, 상세하게는 150 ㎛ 이하, 보다 상세하게는 50 ㎛ 이하일 수 있다.The porous pouch has a pore structure such that the super absorbent polymer does not escape, and the pore size is sufficient to have a small size of 1/2 or less than the average particle diameter of the super absorbent polymer. For example, the average particle diameter of the super absorbent polymer may be 100 to 3,0000 µm, specifically 300 to 2,000 µm, more specifically 500 to 1,500 µm, and the pore size of the porous pouch is 250 µm or less, in detail May be 150 μm or less, more specifically 50 μm or less.
상기 고흡수성 수지에 물이 흡수된 후, 상기 다공성 파우치를 바이알로부터 제거하고 상기 바이알 내에 남아있는 농축된 고분자 시료를 수거한다(S3).After water is absorbed by the super absorbent polymer, the porous pouch is removed from the vial, and the concentrated polymer sample remaining in the vial is collected (S3).
만약, 바이알에 다공성 파우치를 사용하지 않고 고흡수성 수지를 그대로 넣는 경우 아크릴성 단량체 성분을 포함하는 고흡수성 수지의 분리가 제대로 분리되지 않고 고분자 시료와 함께 바이알 내에 잔존할 가능성이 있으며, 이로 인해 이후 분석 과정에서 정확한 결과를 수득하기 어려울 수 있다.If a super absorbent polymer is added without using a porous pouch in the vial, the separation of the super absorbent polymer containing the acrylic monomer component may not be properly separated and may remain in the vial together with the polymer sample. It can be difficult to obtain accurate results in the process.
이어서, 상기 농축된 고분자 시료는 열분해 가스 크로마토그래피(Py-GC)-질량분석기(MS)에 도입하여 Py-GC/MS 분석을 수행한다(S4).Subsequently, the concentrated polymer sample is introduced into a pyrolysis gas chromatography (Py-GC)-mass spectrometer (MS) to perform Py-GC/MS analysis (S4).
이 단계에서, 농축된 고분자 시료의 열분해는 400 내지 800 ℃, 예컨대 500 내지 600 ℃의 범위에서 승온 없이 일정한 온도로 수행될 수 있다. 또한, Py-GC/MS 분석 기기의 주입부 온도는 250 내지 350 ℃, 예컨대 300 내지 320 ℃의 범위에서 일정한 온도로 조절할 수 있다.In this step, the thermal decomposition of the concentrated polymer sample may be performed at a constant temperature without raising the temperature in the range of 400 to 800°C, for example 500 to 600°C. In addition, the temperature of the injection part of the Py-GC/MS analyzer may be adjusted to a constant temperature in the range of 250 to 350°C, for example, 300 to 320°C.
GC 분석에서, 고정상으로 사용되는 칼럼은 특별한 제한 없이 GC/MS 분석에 사용되는 것이라면 어느 것이나 사용될 수 있다. 예컨대, 칼럼의 길이(L)는 10 내지 100 m의 범위일 수 있고, 내경(I.D)은 0.18 내지 0.53 mm의 범위일 수 있으며, 코팅되는 물질은 실록산(siloxane)계부터 PEG계까지 다양하게 적용될 수 있다. In GC analysis, any column used as a stationary phase may be used as long as it is used for GC/MS analysis without any particular limitation. For example, the length (L) of the column may be in the range of 10 to 100 m, the inner diameter (ID) may be in the range of 0.18 to 0.53 mm, and the material to be coated may be applied in various ways from siloxane to PEG. I can.
또한, GC 분석시에 시료가 칼럼을 통과하는 동안, 온도 제어 프로그램이 가능한 오븐(oven)을 이용하여 칼럼내 온도를 50 내지 100 ℃의 시작 온도 및 10 내지 50 ℃/min의 승온 속도로 조절할 수 있다. 칼럼내 온도가 상기 범위 보다 낮은 경우 분석 시간이 길어질 수 있고, 상기 범위를 초과하는 경우에는 과도한 온도 적용으로 시료의 변형이 일어날 수 있고 칼럼의 기능이 저해될 수 있다.In addition, during the GC analysis, while the sample passes through the column, the temperature in the column can be controlled at a starting temperature of 50 to 100 °C and a heating rate of 10 to 50 °C/min using an oven capable of temperature control. have. When the temperature in the column is lower than the above range, the analysis time may be lengthened, and when the temperature in the column exceeds the above range, the sample may be deformed due to excessive application of temperature, and the function of the column may be impaired.
GC 분석시에 시료의 칼럼 내 이동을 위해 사용되는 이동가스의 유량을 1 내지 5 ml/min, 예컨대 1 내지 2 ml/min의 범위로 조절될 수 있으며, 상기 이동가스는 헬륨(He) 일 수 있다.During GC analysis, the flow rate of the moving gas used for the movement of the sample in the column can be adjusted in the range of 1 to 5 ml/min, for example, 1 to 2 ml/min, and the moving gas may be helium (He). have.
상기한 바와 같은 과정으로, 다공성 파우치에 담긴 고흡수성 수지(SAP)를 이용해 첨가제가 포함된 수계 고분자 시료로부터 물을 흡수해 제거하여 얻은 농축된 고분자 시료를 Py-GC/MS 분석함으로써, 고분자 시료 내 분자량이 작아 휘발성인 저분자 첨가제 성분을 손실 없이 신속하고 정확하게 분석할 수 있다. 예컨대, 본 발명에 따르면 고분자 시료 내 첨가제가 기존의 가열 및 질소 건조를 이용한 방법에 비해 2.3 내지 2.5 배 정도 많이 검출될 수 있다.In the same process as described above, Py-GC/MS analysis of a concentrated polymer sample obtained by absorbing and removing water from an aqueous polymer sample containing an additive using a super absorbent polymer (SAP) contained in a porous pouch is analyzed. Due to its low molecular weight, volatile low molecular weight additive components can be analyzed quickly and accurately without loss. For example, according to the present invention, the additive in the polymer sample can be detected as much as 2.3 to 2.5 times as compared to the conventional method using heating and nitrogen drying.
또한, 본 발명은 상기한 바와 같은 분석 방법을 적용하기 위한 분석 시스템을 제공하며, 상기 시스템은 고분자, 첨가제 및 용매로서 물을 포함하는 시료를 수용하는 바이알; 상기 바이알 내에 수용가능하고 고흡수성 수지가 담긴 다공성 파우치; 및 열분해 가스 크로마토그래피(Py-GC)-질량분석기(MS)를 포함할 수 있다.In addition, the present invention provides an analysis system for applying the analysis method as described above, the system comprising: a vial containing a sample containing water as a polymer, an additive, and a solvent; A porous pouch that can be accommodated in the vial and contains a super absorbent polymer; And pyrolysis gas chromatography (Py-GC)-mass spectrometry (MS).
상기 분석 시스템에서, 상기 분석 방법과 중복되는 구성에 대한 설명은 동일하다.In the analysis system, the description of the configuration overlapping with the analysis method is the same.
추가로, 본 발명은 상기 분석 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터에서 판독가능한 기록 매체를 제공한다.Additionally, the present invention provides a computer-readable recording medium in which a program for executing the analysis method is recorded.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. Hereinafter, examples will be described in detail to aid understanding of the present invention. However, the embodiments according to the present invention may be modified into various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the following examples. The embodiments of the present invention are provided to more completely describe the present invention to those of ordinary skill in the art.
실시예 1: Example 1:
부틸아크릴레이트(BA), 스티렌, 2-에틸헥실 아크릴레이트(2-EHA) 및 2-에틸헥실 메타크릴레이트(2-EHMA)를 모노머로서 포함하는 고분자, 무기물로서 알루미나 및 용매로서 물을 포함하는 수계 고분자 조성물을 준비하였다. 여기에, 첨가제로서 분자량이 220.36g/mol인 BHT(butylated hydroxytoluene)을 혼합하여 시료 용액을 수득한 후, 이를 유리 바이알에 넣었다.A polymer containing butyl acrylate (BA), styrene, 2-ethylhexyl acrylate (2-EHA) and 2-ethylhexyl methacrylate (2-EHMA) as a monomer, alumina as an inorganic substance, and water as a solvent. An aqueous polymer composition was prepared. Here, a sample solution was obtained by mixing BHT (butylated hydroxytoluene) having a molecular weight of 220.36 g/mol as an additive, and then placed in a glass vial.
상기 바이알에 입경이 약 150㎛인 분말 형태의 고흡수성 수지(super absorbent polymer, SAP)가 담긴 다공성 파우치(기공 크기: 100㎛)를 넣고 약 5초 정도 흔들어 상기 고흡수성 수지에 물을 충분히 흡수시켰다. 물이 흡수된 고흡수성 수지의 파우치를 바이알로부터 제거하고, 상기 바이알의 벽에 붙어있는 농축된 고분자 시료를 수거하였다. Into the vial, a porous pouch (pore size: 100 μm) containing a super absorbent polymer (SAP) in the form of a powder having a particle diameter of about 150 μm was placed and shaken for about 5 seconds to sufficiently absorb water in the super absorbent polymer. . The water-absorbed super absorbent polymer pouch was removed from the vial, and a concentrated polymer sample attached to the vial wall was collected.
수거된 시료의 Py-GC/MS 분석을 위해 5020AS(CDS) 및 GCMS-QP2010 ultra(Shimadzu)를 사용하였다. 열분해는 불활성 조건하에 600℃로 10초 동안 열을 가하여 수행하였고, 이로부터 프래그먼트(fragment)를 수득하였다. GC/MS는 칼럼으로 Ultra Alloy +-5(30m L × 0.25mm I.D, 0.25㎛ d.f., capillary)를 사용하였고, 이동가스로 헬륨(He)을 1ml/min의 속도로 흘려주어 수행하였다. 주입부의 온도는 300℃이고, 칼럼의 온도는 50℃에서 5분 동안 유지한 후, 10℃/min의 속도로 승온하고, 300℃에서 10분 동안 유지하였다.For Py-GC/MS analysis of the collected samples, 5020AS (CDS) and GCMS-QP2010 ultra (Shimadzu) were used. Pyrolysis was performed by applying heat at 600° C. for 10 seconds under inert conditions, and a fragment was obtained therefrom. GC/MS was performed by using Ultra Alloy +-5 (30m L × 0.25mm I.D, 0.25㎛ d.f., capillary) as a column, and flowing helium (He) as a moving gas at a rate of 1ml/min. The temperature of the injection part was 300° C., and the column temperature was maintained at 50° C. for 5 minutes, and then the temperature was raised at a rate of 10° C./min, and the temperature was maintained at 300° C. for 10 minutes.
<BHT의 구조><Structure of BHT>
비교예 1: SAP 사용 대신 NComparative Example 1: N instead of using SAP 22 가스로 퍼징 이용 Using purging with gas
실시예 1에서 사용한 수계 고분자 시료 용액을 유리 바이알에 넣고, 60℃로 가열하면서 N2 가스로 퍼징하여 물을 제거하였다(약 3시간 소요됨). 물 제거후, 바이알의 바닥에 붙은 시료를 수거하여, 실시예 1과 같은 조건으로 Py-GC/MS 분석을 수행하였다.The aqueous polymer sample solution used in Example 1 was placed in a glass vial, heated to 60° C., and purged with N 2 gas to remove water (it took about 3 hours). After removing the water, the sample attached to the bottom of the vial was collected, and Py-GC/MS analysis was performed under the same conditions as in Example 1.
실시예 2: Example 2:
모노머로서 스티렌, n-부틸아크릴레이트, α-메틸스티렌 및 2-에틸헥실아크릴레이트를 포함하는 수계 고분자 조성물(CR-366, BASF)를 준비하고, 여기에 분자량이 225.25g/mol인 Tinuvin P를 혼합하여 시료 용액을 수득하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 과정을 수행하였다.An aqueous polymer composition (CR-366, BASF) containing styrene, n-butyl acrylate, α-methylstyrene and 2-ethylhexyl acrylate as a monomer was prepared, and Tinuvin P having a molecular weight of 225.25 g/mol was prepared therein. The same procedure as in Example 1 was carried out, except that the mixture was mixed to obtain a sample solution.
<Tinuvin P의 구조><Structure of Tinuvin P>
비교예 2: SAP 사용 대신 NComparative Example 2: N instead of using SAP 22 가스로 퍼징 이용 Using purging with gas
실시예 2에서 사용한 수계 고분자 시료를 사용하여 비교예 1과 동일한 과정을 수행하였다.The same procedure as in Comparative Example 1 was performed using the aqueous polymer sample used in Example 2.
실시예 3:Example 3:
모노머로서 메틸메타크릴레이트(MMA) 및 2-에틸헥실 아크릴레이트(2-EHA)을 포함하는 수계 고분자 조성물을 준비하고, 여기에 분자량이 220.36g/mol인 BHT(butylated hydroxytoluene)을 혼합하여 시료 용액을 수득하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 과정을 수행하였다.A sample solution was prepared by preparing an aqueous polymer composition containing methyl methacrylate (MMA) and 2-ethylhexyl acrylate (2-EHA) as monomers, and mixing BHT (butylated hydroxytoluene) having a molecular weight of 220.36 g/mol thereto. The same procedure as in Example 1 was carried out, except to obtain.
수거된 시료의 Py-GC/MS 분석을 위해 3030D(Frontierlab) 및 GCMS-7890B/5977A(Agilent)를 사용하였다. 열분해는 불활성 조건하에 600℃로 열을 가하여 수행하였고, 이로부터 프래그먼트(fragment)를 수득하였다. GC/MS는 칼럼으로 Ultra Alloy +-5(30m L × 0.25mm I.D, 0.25㎛ d.f., capillary)를 사용하였고, 이동가스로 헬륨(He)을 1ml/min의 속도로 흘려주어 수행하였다. 주입부의 온도는 300℃이고, 칼럼의 온도는 50℃에서 5분 동안 유지한 후, 10℃/min의 속도로 승온하고, 300℃에서 13분 동안 유지하였다.For Py-GC/MS analysis of the collected samples, 3030D (Frontierlab) and GCMS-7890B/5977A (Agilent) were used. Pyrolysis was carried out by heating at 600° C. under inert conditions, and a fragment was obtained therefrom. GC/MS was performed by using Ultra Alloy +-5 (30m L × 0.25mm I.D, 0.25㎛ d.f., capillary) as a column, and flowing helium (He) as a moving gas at a rate of 1ml/min. The temperature of the injection part was 300° C., and the column temperature was maintained at 50° C. for 5 minutes, then the temperature was raised at a rate of 10° C./min, and the temperature was maintained at 300° C. for 13 minutes.
비교예 3: 다공성 파우치 미사용Comparative Example 3: Non-use of porous pouch
모노머로서 메틸메타크릴레이트(MMA) 및 2-에틸헥실 아크릴레이트(2-EHA)을 포함하는 수계 고분자 조성물을 준비하고, 여기에 분자량이 220.36g/mol인 BHT(butylated hydroxytoluene)을 혼합하여 시료 용액을 수득한 후, 이를 이를 유리 바이알에 넣었다.A sample solution was prepared by preparing an aqueous polymer composition containing methyl methacrylate (MMA) and 2-ethylhexyl acrylate (2-EHA) as monomers, and mixing BHT (butylated hydroxytoluene) having a molecular weight of 220.36 g/mol thereto. After obtaining, it was put into a glass vial.
상기 바이알에 입경이 약 150㎛인 분말 형태의 고흡수성 수지(super absorbent polymer, SAP)를 다공성 파우치 없이 그대로 넣은 후, 약 5초 정도 상기 고흡수성 수지에 물을 충분히 흡수시켰다. 물이 흡수된 고흡수성 수지를 바이알로부터 제거하고, 상기 바이알의 벽에 붙어있는 농축된 고분자 시료를 수거하였다. A powdery super absorbent polymer (SAP) having a particle diameter of about 150 μm was put into the vial as it is without a porous pouch, and then water was sufficiently absorbed into the super absorbent polymer for about 5 seconds. The water-absorbed superabsorbent resin was removed from the vial, and a concentrated polymer sample attached to the wall of the vial was collected.
수거된 시료의 Py-GC/MS 분석을 위해 3030D(Frontierlab) 및 GCMS-7890B/5977A(Agilent)를 사용하였다. 열분해는 불활성 조건하에 600℃로 열을 가하여 수행하였고, 이로부터 프래그먼트(fragment)를 수득하였다. GC/MS는 칼럼으로 Ultra Alloy +-5(30m L × 0.25mm I.D, 0.25㎛ d.f., capillary)를 사용하였고, 이동가스로 헬륨(He)을 1ml/min의 속도로 흘려주어 수행하였다. 주입부의 온도는 300℃이고, 칼럼의 온도는 50℃에서 5분 동안 유지한 후, 10℃/min의 속도로 승온하고, 300℃에서 13분 동안 유지하였다.For Py-GC/MS analysis of the collected samples, 3030D (Frontierlab) and GCMS-7890B/5977A (Agilent) were used. Pyrolysis was carried out by heating at 600° C. under inert conditions, and a fragment was obtained therefrom. GC/MS was performed by using Ultra Alloy +-5 (30m L × 0.25mm I.D, 0.25㎛ d.f., capillary) as a column, and flowing helium (He) as a moving gas at a rate of 1ml/min. The temperature of the injection part was 300° C., and the column temperature was maintained at 50° C. for 5 minutes, then the temperature was raised at a rate of 10° C./min, and the temperature was maintained at 300° C. for 13 minutes.
분석 대상이 동일한 실시예 1과 비교예 1, 그리고 실시예 2와 비교예 2를 비교할 때, 실시예 1 및 2는 고흡수성 수지를 이용해 물을 제거하는 전처리 과정이 약 5초에 불과한 반면, 비교예 1 및 2의 가열 및 질소 퍼징으로 물을 제거하는 전처리는 약 3시간이 소요되었다.When comparing Example 1 and Comparative Example 1, and Example 2 and Comparative Example 2 having the same analysis object, in Examples 1 and 2, the pretreatment process of removing water using a super absorbent polymer was only about 5 seconds, whereas the comparison The pretreatment of removing water by heating and purging with nitrogen in Examples 1 and 2 took about 3 hours.
한편, 도 1은 실시예 1 및 비교예 1에 따른 수계 고분자 시료 내 성분에 대한 Py-GC/MS 분석 결과를 나타낸 것이고, 도 2는 도 1에서 확인된 성분 중 2-EHA를 기준으로 첨가제인 BHT의 분석 결과를 나타낸 것이다. 하기 표 1에는 도 2의 결과를 구체적인 수치로 나타내었다.On the other hand, FIG. 1 shows the results of Py-GC/MS analysis on the components in the aqueous polymer samples according to Example 1 and Comparative Example 1, and FIG. 2 is an additive based on 2-EHA among the components identified in FIG. It shows the analysis result of BHT. Table 1 below shows the results of FIG. 2 with specific values.
도 2 및 표 1로부터 볼 수 있는 바와 같이, 비교예 1에 따른 질소 퍼징에 비해 실시예 1에 따라 고흡수성 수지를 이용하여 물을 제거하는 전처리를 수행하는 경우가 2-EHA 대비 BHT의 GC/MS EIC 면적(area) 값이 2.3 배 이상 높게 검출되었으며, 이는 고흡수성 수지를 이용한 전처리시에 BHT의 손실이 최소화되었음을 나타내는 것이다.As can be seen from Fig. 2 and Table 1, the case of performing the pretreatment of removing water using a super absorbent polymer according to Example 1 compared to the nitrogen purging according to Comparative Example 1 is the GC/ The MS EIC area value was detected as high as 2.3 times, indicating that the loss of BHT was minimized during pretreatment with a super absorbent polymer.
유사하게, 도 3은 실시예 2 및 비교예 2에 따른 수계 고분자 시료 내 성분에 대한 Py-GC/MS 분석 결과를 나타낸 것이고, 도 4는 도 3에서 확인된 성분 중 BA를 기준으로 첨가제인 Tinuvin P의 분석 결과를 나타낸 것이다. 하기 표 2에는 도 4의 결과를 구체적인 수치로 나타내었다.Similarly, FIG. 3 shows the results of Py-GC/MS analysis of the components in the aqueous polymer samples according to Example 2 and Comparative Example 2, and FIG. 4 is an additive Tinuvin based on BA among the components identified in FIG. 3. It shows the analysis result of P. Table 2 below shows the results of FIG. 4 with specific values.
도 4 및 표 2로부터 볼 수 있는 바와 같이, 비교예 2에 따른 질소 퍼징에 비해 실시예 2에 따라 고흡수성 수지를 이용하여 물을 제거하는 전처리를 수행하는 경우가 BA 대비 Tinuvin P의 GC/MS EIC 면적(area) 값이 2.5 배 이상 높게 검출되었으며, 이는 고흡수성 수지를 이용한 전처리시에 Tinuvin P의 손실이 최소화되었음을 나타내는 것이다.As can be seen from Fig. 4 and Table 2, the case of performing the pretreatment of removing water using a super absorbent polymer according to Example 2 compared to the nitrogen purging according to Comparative Example 2 was GC/MS of Tinuvin P compared to BA The EIC area value was detected more than 2.5 times higher, indicating that the loss of Tinuvin P was minimized during pretreatment using a super absorbent polymer.
한편, 도 5는 분석 대상이 동일하면서 다공성 파우치의 사용/미사용에 대한 실시예 3 및 비교예 3을 비교하기 위한 것으로서, 구체적으로 도 5(a)는 SAP를 다공성 파우치에 넣어 물을 제거한 실시예 3에 따른 시료의 열분해 결과, 도 5(b)는 다공성 파우치를 사용하지 않은 비교예 3에 따른 시료의 열분해 결과, 및 도 5(c)는 SAP 자체의 열분해 결과를 나타낸 것이다. On the other hand, Figure 5 is for comparing Example 3 and Comparative Example 3 for the use / non-use of a porous pouch while the analysis target is the same, specifically Figure 5 (a) is an Example in which water was removed by putting SAP into a porous pouch The thermal decomposition result of the sample according to 3, FIG. 5(b) shows the thermal decomposition result of the sample according to Comparative Example 3 without using a porous pouch, and FIG. 5(c) shows the thermal decomposition result of SAP itself.
실시예 3의 결과를 나타낸 도 5(a)에서는 각 단량체의 피크가 명확하게 분리되어 분석된 반면, 다공성 파우치를 사용하지 않은 비교예 3의 결과를 나타낸 도 5(b)에서는 피크가 명확하게 분리되지 않았으며 이는 바이알에 다공성 파우치를 사용하지 않고 SAP를 그대로 넣음에 따라 SAP가 함께 샘플링된 결과이다.In Fig. 5(a) showing the result of Example 3, the peaks of each monomer were clearly separated and analyzed, whereas in Fig. 5(b) showing the result of Comparative Example 3 without using a porous pouch, the peaks were clearly separated. This is the result of sampled with SAP as it was put into the vial without using a porous pouch.
Claims (11)
(S2) 상기 바이알에 고흡수성 수지(super absorbent polymer, SAP)가 담긴 다공성 파우치를 넣어 상기 고흡수성 수지에 물을 흡수시키는 단계;
(S3) 상기 다공성 파우치를 바이알로부터 제거하고 상기 바이알 내에 남아있는 농축된 고분자 시료를 수거하는 단계; 및
(S4) 상기 농축된 고분자 시료를 열분해 가스 크로마토그래피(Py-GC)-질량분석기(MS)에 도입하여 Py-GC/MS 분석을 수행하는 단계를 포함하는, 수계 고분자 시료 내 첨가제의 분석 방법.(S1) putting an aqueous polymer sample containing water as a polymer, an additive, and a solvent into a vial;
(S2) putting a porous pouch containing a super absorbent polymer (SAP) in the vial to absorb water into the super absorbent polymer;
(S3) removing the porous pouch from the vial and collecting the concentrated polymer sample remaining in the vial; And
(S4) Introducing the concentrated polymer sample into a pyrolysis gas chromatography (Py-GC)-mass spectrometer (MS) to perform Py-GC/MS analysis.
상기 바이알 내에 수용가능하고 고흡수성 수지가 담긴 다공성 파우치; 및
열분해 가스 크로마토그래피(Py-GC)-질량분석기(MS)를 포함하는, 제1항에 따른 분석 방법을 적용하기 위한 분석 시스템.A vial containing a sample solution containing water as a polymer, an additive, and a solvent;
A porous pouch that can be accommodated in the vial and contains a super absorbent polymer; And
An analytical system for applying the analytical method according to claim 1, comprising a pyrolysis gas chromatography (Py-GC)-mass spectrometer (MS).
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