관련 제품명 : 멀티샷 파이롤라이저

별도의 시료 전처리 없이 고분자 내 난연재 함량을 빠른 시간 안에 편리학 분석할 수 있다.

◈ 개요
화재에 대한 저항력을 높이기 위해 폴리머에 첨가하는 브롬계 난연제는 인체와 환경에 미치는 유해성으로 인해 최근 RoHS(Restriction of the Use of Certain Hazardous Substances in Electrical and Electronic Equipments)에 의해 수출입 대상물질 중 PBDEs(polybrominated diphenyl ethers)의 함량을 100 ppm으로 제한하고 있다.
그동안 HPLC -UV/MS, GPC-HPLC-UV, GC/ECD, GC-ICP-MS 등을 이용한 분석법들이 소개되어 왔으나 시료전처리에 많은 시간이 소요될 뿐만 아니라 분석대상 물질을 추출에 사용되는 과량의 독성 용매로 인한 인체 유해성이 문제점으로 지적되고 있다.
따라서 열탈착법으로 폴리머 중 목적성분을 추출하는 Pyrolyzer /GC/MS 분석법은 별도의 용매추출을 하지 않고 빠른 시간 안에 PBDE 성분을 분석할 수 있기 때문에 최근 그 수요가 증가 하고 있다.

본 내용에서는 폴리스타이렌(Polystyrene, PS)에 함유되어 있는 DeBDE (Decabromodiphenyl Ether) 분석을 위한 EGA 및 TD-GC/MS 분석법을 소개하고자 한다.

◈ 실험

[표준물질 제조]
dichloromethane/xylene(90/10) 용매에 PS와 DeBDE를 200 ppm ~ 1,000 ppm 농도로 희석하여 표준물질을 제조한다.

[시료]
DeBDE 함량이 317 ppm으로 함유된 PS

◈ 결과 및 고찰
<그림 1-(a)>에서 보는 것과 같이 PS 성분은 300 ℃에서 열분해 되기 시작하여 400 ℃에서 최고 분해 속도를 가지며 480 ℃에서 열분해 반응이 종결됨을 알 수 있다. 반면 SIM 모드로 분석한 결과 DeBDE는 250 ℃에서 휘발되기 시작하여 330 ℃에서 가장 많은 양의 DeBDE가 형성되며 420 ℃ 정도에 휘발이 종결됨을 알 수 있다<그림 1-(b)>.

위의 EGA 분석 결과로 DeBDE 전처리법으로 열탈착법(Pyrolyzer-GC/MS)을 사용할 경우, 적정 탈착 온도를 200 ℃에서 340 ℃로 결정하여 TD-GC/MS분석을 진행한 결과 <그림 2>와 같은 크로마토그램을 얻을 수 있었다.

<그림 2>의 (a)와 (b)의 Chromatogram과 (c)의 Mass Spectrum을 비교한 결과 약 13분 정도에 DeBDE가 검출됨을 확인할 수 있다.

DeBDE의 정량분석을 위해 200 ppm~1000 ppm 농도범위의 표준시료를 TD-GC/MS법을 이용하여 각 농도별로 5번씩 재현성을 테스트한 결과, 농도별 RSD가 7% 이내 <표 1>로 좋은 직선성을 가지는 검량선 <그림 3>을 얻을 수 있었다.
이 검량선를 이용하여 DeBDE를 분석, 정량한 결과 실제시료는 346 ppm (실제농도 317 ppm)의 농도를 가지는 것으로 계산되었다.

◈ 결론
DeBDE의 시료 전처리를 열탈착법으로 분석해 본 결과 뛰어난 감도, 재현성, 직선성을 얻을 수 있었다.
이로 인해 과량의 유해성 용매 사용과 오랜 전처리 시간이 문제점으로 지적되고 있는 용매 추출법에 비해 빠른 시간 안에 별도의 전처리 없이 시료 매트릭스에서 DeBDE성분을 분리해낼 수 있는 전처리 방법인 EGA-GC/MS, TD-GS/MS법의 많은 수요가 예상된다.