가스 크로마토그래피에 의한 비이온성 셀룰로오스 에테르

비이온성 셀룰로오스 에테르의 치환기 함량을 가스 크로마토그래피로 측정하고 그 결과를 시간 소모, 조작, 정확성, 반복성, 비용 등의 측면에서 화학적 적정과 비교하고 컬럼 온도에 대해 논의했습니다. 컬럼 길이와 같은 크로마토그래피 조건이 분리 효과에 미치는 영향. 결과는 가스 크로마토그래피가 대중화할 가치가 있는 분석 방법임을 보여줍니다.
핵심 단어: 비이온성 셀룰로오스 에테르; 가스 크로마토그래피; 치환체 함량

비이온성 셀룰로오스 에테르에는 메틸셀룰로오스(MC), 히드록시프로필메틸셀룰로오스(HPMC), 히드록시에틸셀룰로오스(HEC) 등이 있습니다. 이들 물질은 의약, 식품, 석유 등에 널리 사용됩니다. 치환기의 함량이 비이온성 셀룰로오스의 성능에 큰 영향을 미치기 때문입니다. 이온성 셀룰로오스 에테르 물질에서는 치환기의 함량을 정확하고 신속하게 측정하는 것이 필요합니다. 현재 대부분의 국내 제조업체는 분석을 위해 노동 집약적이고 정확성과 반복성을 보장하기 어려운 전통적인 화학 적정 방법을 채택하고 있습니다. 이러한 이유로 본 논문에서는 가스크로마토그래피를 이용하여 비이온성 셀룰로오스 에테르 치환체의 함량을 측정하는 방법을 연구하고, 시험 결과에 영향을 미치는 요인을 분석하여 좋은 결과를 얻는다.

1. 실험
1.1 악기
GC-7800 가스 크로마토그래프, Beijing Purui Analytical Instrument Co., Ltd. 제품
1.2 시약
하이드록시프로필 메틸셀룰로오스(HPMC), 하이드록시에틸셀룰로오스(HEC), 홈메이드; 요오드화 메틸, 요오드화 에틸, 요오드화 이소프로판, 요오드화수소산(57%), 톨루엔, 아디프산, o-di 톨루엔은 분석 등급이었습니다.
1.3 가스 크로마토그래피 측정
1.3.1 가스 크로마토그래피 조건
스테인레스 스틸 컬럼((SE-30, 3% Chmmosorb, WAW DMCS), 기화 챔버 온도 200°C, 검출기: TCD, 200°C, 컬럼 온도 100°C, 운반 가스: H2, 40mL/분.
1.3.2 표준용액의 조제
(1) 내부표준용액 조제 : 톨루엔 약 6.25g을 취하여 250mL 메스플라스크에 넣고 o-자일렌으로 눈금선까지 희석하여 잘 흔들어 따로 보관한다.
(2) 표준 용액 준비: 서로 다른 샘플에는 해당 표준 용액이 있으며 여기서는 HPMC 샘플을 예로 들었습니다. 적당한 유리병에 아디프산 일정량, 요오드화수소산 2 mL 및 내부표준용액을 넣고 정확하게 무게를 단다. 요오도이소프로판 적당량을 넣고 무게를 달아 요오도이소프로판 첨가량을 계산한다. 다시 요오드화메틸을 넣고 같은 무게로 달아 요오드화메틸을 첨가하는 양을 계산한다. 완전히 진동시키고 층화를 위해 세워두고 나중에 사용할 수 있도록 빛에서 멀리 두십시오.
1.3.3 시료 용액의 준비
0.065 g의 건조 HPMC 시료를 5 mL 두꺼운 벽 반응기에 정확하게 계량하고 동량의 아디프산, 내부 표준 용액 2 mL 및 요오드화수소산을 첨가한 후 반응병을 빠르게 밀봉하고 정확하게 계량합니다. 흔들어 주고, 150°C에서 60분간 가열하면서 그 동안 잘 흔들어 줍니다. 식히고 무게를 잰다. 반응 전후의 중량 감소가 10 mg을 초과하는 경우, 시료 용액은 유효하지 않으며 용액을 다시 준비해야 합니다. 검액을 정치시킨 후 상부 유기상 용액 2 μL를 조심스럽게 취하여 가스크로마토그래프에 주입하고 스펙트럼을 기록한다. 다른 비이온성 셀룰로오스 에테르 샘플은 HPMC와 유사하게 처리되었습니다.
1.3.4 측정 원리
예를 들어 HPMC를 사용하면 셀룰로오스 알킬 하이드록시 알킬 혼합 에테르이며 요오드화수소산과 함께 가열되어 모든 메톡실 및 하이드록시프로폭실 에테르 결합을 끊고 해당 요오도알칸을 생성합니다.
고온 및 기밀 조건 하에서 아디프산을 촉매로 하여 HPMC는 요오드화수소산과 반응하고 메톡실과 하이드록시프로폭실은 요오드화메틸과 요오드화이소프로판으로 전환됩니다. o-자일렌을 흡수제와 용매로 사용하여 촉매와 흡수제의 역할은 완전한 가수분해 반응을 촉진하는 것입니다. 내부표준용액으로는 톨루엔을 선택하고, 표준용액으로는 요오드화메틸과 요오드화이소프로판을 사용한다. 내부 표준품과 표준 용액의 피크 면적에 따라 시료 내 메톡실과 하이드록시프로폭실의 함량을 계산할 수 있습니다.

2. 결과 및 논의
본 실험에 사용된 크로마토그래피 컬럼은 비극성 컬럼입니다. 각 성분의 끓는점에 따라 메틸요오다이드, 이소프로판요오다이드, 톨루엔, o-자일렌 순으로 피크가 나타난다.
2.1 가스 크로마토그래피와 화학적 적정의 비교
화학적 적정에 의한 HPMC의 메톡실 및 하이드록시프로폭실 함량 측정은 비교적 성숙되었으며, 현재 일반적으로 사용되는 두 가지 방법, 즉 약전 방법과 개선 방법이 있습니다. 그러나 이 두 가지 화학적 방법은 모두 다량의 용액을 준비해야 하며, 작업이 복잡하고 시간이 많이 걸리며 외부 요인의 영향을 크게 받습니다. 상대적으로 말하면 가스 크로마토그래피는 매우 간단하고 배우고 이해하기 쉽습니다.
HPMC의 메톡실 함량(w1)과 하이드록시프로폭실 함량(w2)의 결과는 각각 가스 크로마토그래피와 화학적 적정으로 결정되었습니다. 두 방법의 결과가 매우 유사하다는 것을 알 수 있으며, 이는 두 방법 모두 결과의 정확성을 보장할 수 있음을 나타냅니다.
시간 소모, 조작 용이성, 반복성 및 비용 측면에서 화학적 적정과 가스 크로마토그래피를 비교한 결과, 상 크로마토그래피의 가장 큰 장점은 편의성, 신속성 및 높은 효율성임을 보여줍니다. 많은 양의 시약과 용액을 준비할 필요가 없고, 샘플을 측정하는 데 10분 이상 밖에 걸리지 않으며, 실제로 절약되는 시간은 통계보다 더 큽니다. 화학적 적정법에서는 적정 종료점을 판단하는 데 있어 인적 오류가 큰 반면, 가스 크로마토그래피 테스트 결과는 인적 요인의 영향을 덜 받습니다. 또한, 가스 크로마토그래피는 반응 생성물을 분리하여 정량화하는 분리 기술입니다. GC/MS, GC/FTIR 등과 같은 다른 측정 장비와 협력할 수 있다면 일부 복잡한 미지 시료(변형 섬유)를 식별하는 데 사용할 수 있습니다. 일반 에테르 제품)은 화학적 적정과 비교할 수 없는 매우 유리합니다. . 또한 가스 크로마토그래피 결과의 재현성은 화학적 적정보다 우수합니다.
가스 크로마토그래피의 단점은 비용이 높다는 것입니다. 가스 크로마토그래피 스테이션 설치부터 장비 유지 관리 및 크로마토그래피 컬럼 선택까지의 비용은 화학적 적정 방법보다 높습니다. 다양한 기기 구성 및 테스트 조건도 검출기 유형, 크로마토그래피 컬럼 및 고정상 선택 등과 같은 결과에 영향을 미칩니다.
2.2 가스 크로마토그래피 조건이 측정 결과에 미치는 영향
가스 크로마토그래피 실험의 경우 보다 정확한 결과를 얻기 위해 적절한 크로마토그래피 조건을 결정하는 것이 핵심입니다. 본 실험에서는 하이드록시에틸셀룰로오스(HEC)와 하이드록시프로필메틸셀룰로오스(HPMC)를 원료로 사용하였고, 컬럼 온도와 컬럼 길이라는 두 가지 인자의 영향을 연구하였다.
분리 정도 R ≥ 1.5인 경우를 완전 분리라고 합니다. 중국 약전 규정에 따르면 R은 1.5보다 커야 합니다. 세 가지 온도의 컬럼 온도를 결합하면 각 구성 요소의 분해능이 1.5보다 높아서 기본 분리 요구 사항인 R90°C>R100°C>R110°C를 충족합니다. 테일링 인자를 고려하면 테일링 인자 r>1이 테일링 피크이고, r<1이 전면 피크이며, r이 1에 가까울수록 크로마토그래피 컬럼의 성능이 더 좋은 것입니다. 톨루엔 및 요오드화 에틸의 경우 R90°C>R100°C>R110°C; o-자일렌은 끓는점이 가장 높은 용매(R90°C)입니다.
실험 결과에 대한 컬럼 길이의 영향은 동일한 조건에서 크로마토그래피 컬럼의 길이만 변경된다는 것을 보여줍니다. 3m와 2m의 패킹 컬럼과 비교하면 3m 컬럼의 분석 결과와 분해능이 더 좋고, 컬럼이 길수록 컬럼 효율이 좋아집니다. 값이 높을수록 결과의 신뢰성이 높아집니다.

3. 결론
요오드화수소산은 비이온성 셀룰로오스 에테르의 에테르 결합을 파괴하여 작은 분자 요오드화물을 생성하는 데 사용되며, 이를 가스 크로마토그래피로 분리하고 내부 표준 방법으로 정량하여 치환기의 함량을 얻습니다. 이 방법에 적합한 셀룰로오스 에테르에는 히드록시프로필 메틸셀룰로오스 외에도 히드록시에틸 셀룰로오스, 히드록시에틸 메틸 셀룰로오스, 메틸 셀룰로오스가 있으며 시료 처리 방법은 유사합니다.
전통적인 화학적 적정 방법과 비교하여 비이온성 셀룰로오스 에테르의 치환체 함량에 대한 가스 크로마토그래피 분석은 많은 장점을 가지고 있습니다. 원리가 간단하고 이해하기 쉬우며, 조작이 편리하고, 많은 양의 약품이나 시약을 준비할 필요가 없어 분석 시간이 크게 절약됩니다. 이 방법으로 얻은 결과는 화학적 적정으로 얻은 결과와 일치합니다.
가스 크로마토그래피로 치환체 함량을 분석할 때 적절하고 최적의 크로마토그래피 조건을 선택하는 것이 매우 중요합니다. 일반적으로 컬럼 온도를 낮추거나 컬럼 길이를 늘리는 것이 분리능을 효과적으로 향상시킬 수 있지만, 컬럼 온도가 너무 낮아서 컬럼 내에서 성분이 응축되지 않도록 주의해야 합니다.
현재 대부분의 국내 제조업체에서는 치환기 함량을 결정하기 위해 여전히 화학적 적정을 사용하고 있습니다. 그러나 다양한 측면의 장단점을 고려할 때, 가스 크로마토그래피는 개발 동향의 관점에서 추진할 가치가 있는 간단하고 빠른 테스트 방법입니다.