Analytical Methods for High Molecular Weight UV Stabilizers

Abstract: Utomhusprodukter gjorda i plast är sårbara för nedbrytning på grund av UV-energi från solljus. För att stoppa denna fotonedbrytning används UV-stabilisatorer i plastmaterial; en av huvudkategorierna är hindrade aminljusstabilisatorer (HALS, hindered amine light stabilizers). Detta projekt ämnade att utveckla analytiska metoder passande för polymera HALS-föreningar som används i polyolefin-produkter. Huvudfokuset låg på vätskekromatografi med antingen UV eller masspektrometri (MS) detektion. Identifiering lyckades till viss del, extraktion misslyckades, och det gjordes inga kvantifieringsförsök. Detta examensarbete utfördes som ett samarbete mellan KTH och företaget Norner AS. På grund av detta har detaljerna såsom vilka HALS som användes, hur sammansättningen av elueringsgradienter förändrades och masspektrum från MS analys tagits bort eller ändrats till generiska termer. Högpresterande vätskekromatografi (HPLC, high-performance liquid chromatography) med metoden normalfas (normal phase) ansågs vara ett otillfredsställande alternativ på grund av begränsningen av lämpliga lösningsmedel. Både för HPLC och LC-MS-analys användes omvänd fas (reverse phase) med en C18 50 mm kolonn. Gällande HPLC-analys visade sig en våglängd på 240 nm för UV-detektion vara lämplig. För MS-detektion användes positiv elektrosprayjonisering på grund av föreningarnas basiska pKa-värden. Elueringsgradienten med de mest tillfredsställande resultaten var gradientversion 5, med vatten som lösningsmedel A och metanol som lösningsmedel B. En variant av denna gradient användes för LC-MS; gradientversion 5 mod följer samma mönster men med vatten + Y vol% syra som lösningsmedel A, för att möjliggöra jonisering. Additiv UV 2 har låg löslighet i polära lösningsmedel, men genom förtvålning kunde additiv UV 2 lösas i metanol. Med gradientversion 5 mod har förtvålad additiv UV 2 en retentionstid på 1,2 minuter i både HPLC och LC-MS-analys. För HPLC-analys av additiv UV 3 användes gradientversion 5 som resulterade med en retentionstid på 16,8 minuter, och för LC-MS med gradientversion 5 mod 16 minuter. Analys av additiv UV 5 med HPLC gav en retentionstid på 2 minuter med gradientversion 5, och för LC-MS-analys med gradientversion 5 mod var retentionstiden 1,3 minuter. På grund av inkonsekventa resultat mellan HPLC-analyser eller mellan HPLC och LC-MS-resultat kunde inte retentionstid för identifiering av additiven UV 1, UV 4 och UV 6 bestämmas. Extraktion av polymerprover med olika HALS gjordes i toluen vid 80 °C under en timme. I HPLC var det ingen skillnad i kromatogrammen mellan de olika HALS-produkterna. Resultaten från LC-MS stödde resultaten från HPLC, så slutsatsen att extraktionsmetoden inte var framgångsrik drogs. En anledning till detta kan vara att detektionsgränsen i MS och UV överstiger den extraherade halten av HALS.