配方分析技術(shù)是配方研究中最重要的模塊之一，掌握了嫻熟的配方分析技術(shù)，可以為企業(yè)提供便捷、高效、經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品研發(fā)路徑，能加快產(chǎn)品上市時(shí)間、了解競爭對(duì)手優(yōu)勢(shì)、儲(chǔ)備產(chǎn)品技術(shù)實(shí)力等。
很多企業(yè)和個(gè)人，都期望通過配方分析技術(shù)研發(fā)或升級(jí)新產(chǎn)品，但極少人了解整個(gè)配方分析的過程和如何得到有用的配方及成分配比。
本文通過一個(gè)實(shí)際案例，為有配方需求的研發(fā)人員提供一個(gè)詳細(xì)操作步驟，飛秒哥希望借此能幫助到大家更全面認(rèn)識(shí)配方分析技術(shù)。
一、樣品信息
未知物為白色，具有芳香氣味的黏稠狀液體。綜合運(yùn)用傅里葉紅外光譜法、溶解試驗(yàn)、x射線衍射法、氣相色譜法、離子化一飛行時(shí)間質(zhì)譜多種分析手段，進(jìn)行未知物的組成分析。
二、分析設(shè)備和試劑準(zhǔn)備
2.1 傅里葉紅外光譜試驗(yàn)
傅里葉紅外光譜的測(cè)試采用Perkin Elmer—Frontier中紅外光譜儀進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試采用ATR(衰減全反射的模式)進(jìn)行測(cè)試，分辨率為4個(gè)波數(shù)，掃描范圍在400～4000 cm-1。
2.2 溶解試驗(yàn)
選取了水、甲醇、乙醇、二甲苯、四氫呋喃、二甲基亞砜等常見溶劑進(jìn)行溶解試驗(yàn)。
2.3 能譜試驗(yàn)
采用了Oxford IE350能譜儀對(duì)未知物的不同區(qū)域進(jìn)行能譜分析，加速電壓為20 kV。
2.4 XRD試驗(yàn)
采用DMAX—RB型x射線衍射分析儀進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試參數(shù)為：銅靶Ka射線，石墨單色器濾波，特征波長A=1.540 6nm，電壓60 kV，電流100 mA，掃描步長0.02，衍射<142。
2.5 氣相色譜一質(zhì)譜聯(lián)用試驗(yàn)
采用安捷倫公司生產(chǎn)的7890A-5975C氣相質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)行分析，程序由室溫升至50℃，保持2 min，在20cC／min的升溫速率下升至280℃，并保持5min，氣化室溫度設(shè)定為300攝氏度，檢測(cè)器溫度設(shè)定為300攝氏度。
2.6 離子化一飛行時(shí)間質(zhì)譜試驗(yàn)
采用ABI 4800plus MALDI-TOF，選用MS reflee tor方法模式，樣品溶液與DHB基質(zhì)溶液以l：l(體積比)混合，0．5斗L混合溶液沉積在MALDI質(zhì)譜的靶上，自然干燥，置于質(zhì)譜儀器的離子源中進(jìn)行質(zhì)譜分析。每個(gè)質(zhì)譜圖為30次激光脈沖掃描累加圖。
三、分析結(jié)果與討論
3.1傅里葉紅外光譜分析
圖1為未知物紅外光譜圖，結(jié)合譜圖中特征峰和指紋區(qū)的吸收峰分布情況，此未知物紅外光譜測(cè)試結(jié)果分析如下：樣品在3443、2956、2929、2874 cm波數(shù)吸收很強(qiáng)，表明此物質(zhì)中含有一CH，一CH：，一CH，基團(tuán)。樣品在1729cm波數(shù)有較強(qiáng)吸收峰，表明此物質(zhì)中可能含有內(nèi)酯C一---O或一O一或聚合含有氧元素。樣品在1 160 cm’1出現(xiàn)吸收，表明試樣中可能含有Si—O鍵，樣品在1 600 em。1波數(shù)有弱的c—C的吸收峰。
3.2 溶解實(shí)驗(yàn)分析
根據(jù)光譜解析結(jié)果，分別選取了水、甲醇、乙醇、二甲苯、四氫呋喃、二甲基亞砜等溶劑，進(jìn)行未知物在不同溶劑下的溶解試驗(yàn)。表1為未知物在不同溶劑
中的溶解情況，試驗(yàn)結(jié)果表明該物質(zhì)在水中呈現(xiàn)半透明、較均一的溶液，說明其在水中的溶解性和分散性較好。
3.3 能譜分析
為了進(jìn)一步判斷未知物中各成分的組成，選擇未知物的不同區(qū)域進(jìn)行能譜試驗(yàn)。圖2為未知物的能譜圖，結(jié)果表明未知物表面出現(xiàn)較大面積小分子團(tuán)聚
現(xiàn)象，圖3為能譜分析得到的元素譜圖，表3為未知物的能譜成分分析結(jié)果，結(jié)合兩者數(shù)據(jù)可以看出未知物譜圖1的區(qū)域中含有一定比例的C、O、Na、Mg、AI、Si等元素，未知物中添加了一定量的SiO2或者TiO2顆粒，這些無機(jī)小分子粒子在未知物表面出現(xiàn)了一定程度的團(tuán)聚現(xiàn)象。
3.4 XRD分析
圖4為未知物的XRD譜圖，根據(jù)晶面數(shù)據(jù)和衍射峰的強(qiáng)度，并結(jié)合XRD譜圖數(shù)據(jù)庫，可以判斷出未知物中含有CaC03、Ti02、MgC03、Na2Si205化合物，其晶面參數(shù)見表3，結(jié)合能譜分析數(shù)據(jù)可以判斷該未知物中團(tuán)聚的顆粒為TiO2。
3.5 氣質(zhì)聯(lián)用實(shí)驗(yàn)結(jié)果
根據(jù)氣相色譜一質(zhì)譜測(cè)試結(jié)果，圖5一圖7分別為卜丁醇、甲醇和水氣相色譜一質(zhì)譜圖，可以明顯看到水、1一丁醇(C4H10O)、甲醇(CH4O)的吸收峰，結(jié)合前面紅外光譜圖，由此可以斷定未知物中包含卜丁醇、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲醇和水。
3.6 離子化一飛行時(shí)間質(zhì)譜分析
根據(jù)以上未知物的試驗(yàn)數(shù)據(jù)中的官能團(tuán)、化學(xué)鍵分析、色譜圖譜，以2，5一二羥基苯甲酸(DHB)為電離酸，進(jìn)行了未知物的離子化一飛行時(shí)間質(zhì)譜試驗(yàn)，見圖8。DHB輔助基質(zhì)對(duì)未知物的電離效果較好，剔除溶劑產(chǎn)生相關(guān)的干擾峰后，在分子量為272.9842位置出現(xiàn)過硫酸鉀(K2S2O8)的離子化產(chǎn)物。
四、實(shí)驗(yàn)結(jié)論
結(jié)合以上全部試驗(yàn)數(shù)據(jù)，能夠得到未知物的組分信息如下：
甲基丙烯酸甲酯、丁醇、過硫酸鉀、水、碳酸鈣、二氧化鈦、碳酸鎂、二硅酸鈉、硅烷偶聯(lián)劑參與反應(yīng)后中間體產(chǎn)物的共混物。
未知物的鑒定過程一般先從紅外光譜分析微觀官能團(tuán)分析人手，準(zhǔn)確識(shí)別未知物的分子結(jié)構(gòu)、官能團(tuán)等特征信息，然后借助物質(zhì)分離、提純技術(shù)，采用x射線衍射、色譜、質(zhì)譜等技術(shù)進(jìn)行定性和定量分析。未知物的鑒定過程一般需要使用以上多種測(cè)試方法，層層遞進(jìn)，綜合解析。傅里葉紅外光譜法(IR)能夠進(jìn)行未知物分子及基團(tuán)的結(jié)構(gòu)分析；X射線衍射法(XRD)能夠進(jìn)行元素價(jià)態(tài)和晶體結(jié)構(gòu)分析；能譜分析法(EDS)能夠?qū)ξ镔|(zhì)的近表面進(jìn)行化學(xué)元素的可視化選區(qū)分析；氣相一質(zhì)譜聯(lián)用法(GC-MS)可以用于混合物的快速分離與定性；離子化一飛行時(shí)間質(zhì)譜(TOF—MS)將質(zhì)子轉(zhuǎn)移到分子或從分子得到質(zhì)子，而使分子電離，進(jìn)而對(duì)未知物各組分進(jìn)行分離和解析。
