質譜儀-Mass 聚丙烯異構物分析：Pyrolysis-GC-TOFMS和AI技術的結合

聚丙烯應用說明

聚丙烯(PP)具有高強度、耐熱性和優異的加工性能，因此被用於許多工業產品，是常見的高分子材料之一。聚丙烯具有立體異構性，根據側鏈中甲基基團的排列方式，分為等規、立規和異規異構物（圖一）。聚合物分析常用的熱裂解高解析氣相色譜飛行時間質譜儀（Pyrolysis-GC-TOFMS）方法可以檢測多種立體異構體，以反映聚丙烯的立體異構性。在本次應用中，使用了等規和異規異構物兩種聚丙烯作為樣品，並通過未知化合物結構分析軟體msFineAnalysis AI進行了分析。

▲圖一等規、立規和異規之聚丙烯立體異構物

總離子圖（TIC）顯示了利用EI離子源分析之檢測結果（圖二），整體而言，等規和異規異構物之聚丙烯在TIC圖上呈現大致相似，但等規聚丙烯檢測結果峰值強度較高。而聚丙烯短鏈C15H30立體異構物在TIC圖（圖三；藍色為等規異構物；紅色為異規異構物）中三個峰值（ID022-024）顯示這兩個物質打出的離子碎片重疊性很高。而在EI離子源的測定結果中，許多碎片並未登記在NIST資料庫裡，配合上軟性由離子源FI分析，便可以確定分子離子之分子式為C15H30（圖四）。

▲圖二 EI離子源分析之TIC圖

聚丙烯短鏈之TIC圖

▲圖三聚丙烯短鏈 C₁₅H₃₀之TIC圖

▲圖四 EI/FI離子源圖譜

利用AI分析軟體分析圖三之峰ID022（圖五），發現由聚丙烯推導出之結構式相似度分數很高（AI Score: 864），通過初步軟體定性分析後發現三個峰（ID022-024）檢測結果之化合物名稱、化學式以及CAS編號都一樣。而再透過msFineAnalysis AI進行化合物名稱、結構式以及滯留係數等等項目登記（圖六）後，便可大幅降低後續分析時間與人力資源。此AI定性方法為利用滯留係數不同之結果來分析（圖七），可以完整分辨立體異構化合物，也可以用在其他相容之NIST資料庫，例如較低解析度之質譜儀（如QMS）。


▲圖五 AI軟體分析峰ID022	▲圖六定性分析之資料庫登記

聚合物分析已是許多製造業、工業、乃至於高科技產業、半導體等很重要的課題，其中立體異構性是非常重要且不可避免的項目之一。透過使用JMS-T2000GC–TOF質譜儀和msFineAnalysis AI自動化鑑定軟體做分析，可以推導出異構化合物之結構式，大幅降低所需人力成本以及所花費的時間。此外，通過使用資料庫差異分析功能（滯留係數），可以識別立體異構物，且數據也可以應用在較低解析度之質譜儀（例如QMS），科邁斯科技也針對未知物質分析、失效分析、樣品比較、競品分析比對與產品成分解等等做檢驗測試服務，有興趣的朋友們歡迎聯絡詢問。