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In this study, the thermal decomposition of 1,3,5-tris-(2,3-dibromopropyl)-1,3,5-triazine-2,4,6-trione (TDBPTAZTO) and 2,4,6-tris-(2,4,6-tribromo-phenoxy)-1,3,5-triazine (TTBP-TAZ) were investigated for the first time by thermogravimetric analysis. Both compounds were thermal degraded between 225 and 350 °C (TDBP-TAZTO) as well as 300 and 400 °C (TTBP-TAZ).
As a result, mass loss (%) of 98.5% for TTBP-TAZ and 95.4% for TDBP-TAZTO at 600 °C under N2 were observed. The major pyrolytic degradation products of TTBP-TAZ were formed in a single step and identified by FTIR analysis as 2,4,6-tribromophenol and further bromine-substituted aromatic compounds. In comparison, TDBP-TAZTO was pyrolytic degraded in two steps, whereby on the first step the release of hydrogen Bromide and 1,3,5-triallyl-1,3,5-triazine-2,4,6-trione could be detected. In the second minor step, isocyanic acid could be additionally identified.
Subsequently, the obtained products of the TGA-FTIR measurements were used for a targeted search for mass fragments in mass spectrometry measurements. For TTBP-TAZ, only the degradation product 1,3,5-tribromobenzene could be detected by MS/MS analyzes. No comparable thermal degradation products, except hydrogen bromide, were observed in the MS/MS spectra of TDBP-TAZTO. Therefore, the search of further mass fragments was not possible compared to the findings of the TGA-FTIR measurements.
In this work, a novel boehmite (BA)-embedded organic/inorganic nanocomposite coating based on cycloaliphatic epoxy oligosiloxane (CEOS) resin was fabricated applying UV-induced cationic polymerization. The main changes of the material behavior caused by the nanofiller were investigated with regard to its photocuring kinetics, thermal stability, and glass transition. The role of the particle surface was of particular interest, thus, unmodified nanoparticles (HP14) and particles modified with p-toluenesulfonic acid (OS1) were incorporated into a CEOS matrix in the concentration range of 1–10 wt.%. Resulting nanocomposites exhibited improved thermal properties, with the glass transition temperature (Tg) being shifted from 30 °C for unfilled CEOS to 54 °C (2 wt.% HP14) and 73 °C (2 wt.% OS1) for filled CEOS. Additionally, TGA analysis showed increased thermal stability of samples filled with nanoparticles. An attractive interaction between boehmite and CEOS matrix influenced the curing. Real-time infrared spectroscopy (RT-IR) experiments demonstrated that the epoxide conversion rate of nanocomposites was slightly increased compared to neat resin. The beneficial role of the BA can be explained by the participation of hydroxyl groups at the particle surface in photopolymerization processes and by the complementary contribution of p-toluenesulfonic acid surface modifier and water molecules introduced into the system with nanoparticles.
In diesem Beitrag wird gezeigt wie mit Thermogravimetrischen Analysen (TGA) Aktivkohleoberflächen charakterisiert werden können. Außerdem wie TGA mit Zersetzungsgasanalyse zur Untersuchung von Adsorbat-Systemen (Carbamazepin an drei verschiedenen Aktivkohlen) zur Aufklärung von Adsorptionszuständen genutzt werden kann.
The TED-GC-MS analysis is a two-step method. A sample is first decomposed in a thermogravimetric analyzer (TGA) and the gaseous decomposition products are then trapped on a solid-phase adsorber. Subsequently, the solid-phase adsorber is analyzed with thermal desorption gas chromatography mass spectrometry (TDU-GC-MS). This method is ideally suited for the analysis of polymers and their degradation processes. Here, a new entirely automated System is introduced which enables high sample throughput and reproducible automated fractioned collection of decomposition products. Strengths and limitations of the system configuration are elaborated via three examples focused on practical challenges in materials analysis and identification: i) separate analysis of the components of a wood-plastic-composite material, ii) quantitative determination of weight concentration of the constituents of a polymer blend and iii) quantitative analysis of model samples of microplastics in suspended particulate matter.
Der Vortrag beschäftigt sich mit den gängisten Methoden zur Probennahme, -vorbereitung und Detektion von Mikroplastik. Das Zusammenspiel von Fragestellung und Methode wird betont. Es wird auf das Dikussionspapier Analytik des BMBF-Forschungsschwerpunktes Plastik in der Umwelt besonders hingewiesen sowie Bemühungen zur Normierung der Methoden auf deutscher und internationaler Ebene dargestellt.
Reliable simulation of polymers on an atomistic length scale requires a realistic representation of the cured material. A molecular modelling method for the curing of epoxy systems is presented, which is developed with respect to efficiency while maintaining a well equilibrated system. The main criterion for bond formation is the distance between reactive groups and no specific reaction probability is prescribed. The molecular modelling is studied for three different mixing ratios with respect to the curing evolution of reactive Groups and the final curing stage. For the first time, the evolution of reactive groups during the curing process predicted by the molecular modelling is validated with near-infrared spectroscopy data, showing a good agreement between simulation results and experimental measurements. With the proposed method, deeper insights into the curing mechanism of epoxy systems can be gained and it allows us to provide reliable input data for molecular Dynamics simulations of material properties.
In this study, a method for the determination of tire and road wear particle (TRWP) contents in particulate samples from road Environment was developed. Zn was identified as the most suitable elemental marker for TRWP, due to its high concentration in tire tread and the possibility of separation from other Zn sources. The mean concentration of 21 tire samples was 8.7 ± 2.0 mg Zn/g. Before quantification in samples from road environment, TRWP were separated from the particulate matrix by density separation. Method development was conducted using shredded tread particles (TP) as a surrogate for TRWP.
Recovery of TP from spiked sediment was 95 ± 17% in a concentration range of 2 - 200 mg TP/g. TP determination was not affected by other Zn containing solids or spiked Zn-salts. By adjusting the density of the separation solution to 1.9 g/cm3, more than 90% of total TRWP were separated from the sample matrix. TRWP concentrations in particulate matter collected in two road runoff treatment Systems ranged from 0.38 to 150 mg TRWP/g. Differences in quantified TRWP contents of the two Systems indicate changes in particle dynamics due to ageing and aggregation processes. The developed method allows TRWP determination in road runoff and in environments that are influenced by road traffic. The validated separation procedure can also be applied for TRWP characterization in future studies.
Die zunehmenden Nachweise von Kunststoffen in verschiedenen Umweltmedien erfahren in den letzten Jahren weltweit ein zunehmendes wissenschaftliches, gesellschaftliches und politisches Interesse. Besondere Aufmerksamkeit erfahren Kunststoffpartikel von 1-1.000 µm, sogenanntes Mikroplastik. Es wurde mittlerweile in Wasser, Böden, Luft und Biota nachgewiesen. Obwohl die Wirkungen auf die natürlichen Umweltfunktionen noch unklar sind und kontrovers diskutiert werden, ist allein durch die ubiquitäre Präsenz eine systematische Erfassung von Eintragsquellen und Verbleib der Partikel über alle Umweltmedien notwendig, um Maßnahmen zur Reduktion der Einträge zu veranlassen.
Für eine zuverlässige Erfassung sind medienübergreifende Verfahren zu entwickeln, welche die drei analytischen Schritte, Probennahme, Probenaufbereitung und Detektion beinhalten. Die Verfahren adressieren unterschiedliche Zielgruppen, welche verschiedene analytische Informationen fordern. Für die akademische Bewertung werden Verfahren mit hohem analytischen Aufwand favorisiert, welche möglichst detaillierte Information über Partikelsorte, -größe, -zahl und -oberflächenbeschaffenheit geben. Im Gegensatz dazu, fordern Anwender aus der Praxis schnelle und einfache Monitoring Verfahren, welche die Bestimmung eines Massengehaltes, bzw. eines Grenzwertes zulassen. Allen ist gemeinsam, dass ein hoher interdisziplinärer Anspruch besteht, der sowohl technische Voraussetzungen zur repräsentativen Probennahme und die Limitationen von Detektionsverfahren berücksichtigt, als auch die Fachkompetenz von Biologen, Umweltwissenschaften, Analytiker und Polymerwissenschaftler einschließt.
Verfahren zum Mikroplastiknachweis müssen auch verschieden Proben mit sehr unterschiedlichen Gehalten an natürlicher Matrix gerecht werden. So müssen allein für Wasser Verfahren entwickelt werden, die Mikroplastik verschiedener Form (sphärische Partikel, komplexe Bruchstücke, Fasern) aus Medien mit sehr variablen Partikelanteil (u.a. Trinkwasser, Oberflächenwasser, Abwasser) repräsentativ erfassen, sowie schnell und kostengünstig sind – einschließlich der notwendigen Probenaufbereitung. Die jeweiligen Detektionsverfahren müssen z.B. einzelne Partikel oder integrale Gehalte über drei Dekadenklassen für thermoplastische und insbesondere auch elastomere Partikelsorten erfassen können.