Doklady ChemistryDoklady ChemistryДоклады Российской академии наук. Химия, науки о материалах2686-95353034-5111The Russian Academy of Sciences68690310.31857/S2686953525020061IPKBVHPHYSICAL CHEMISTRYФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯResearch ArticleMass Spectrometry and Chromatography in the Investigation of Fluralite® and Metalcontaining Composites Based on ItХроматография и масс-спектрометрия в исследовании Флуралита™ и металлосодержащих композитов на его основеUlyanovA. V.УльяновА. В.
Russian Federation
akburyak@mail.ruPoluninaI. A.ПолунинаИ. А.
Russian Federation
akburyak@mail.ruBuryakA. K.БурякА. К.
Russian Federation
akburyak@mail.ruFrumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry of Russian Academy of SciencesИнститут физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук15042025521142520707202507072025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/2686-9535/article/view/686903

Mass spectrometry and gas-chromatography were used to study low and high-molecular weight organic fluorocompounds. Experimental results were compared with molecular statistics calculations of thermodynamic characteristics of the adsorption of fluoroderivatives of methane, benzene, toluene and diphenyl on graphitized thermal carbon black. Thermodesorption mass spectrometry coupled with gas-chromatography as well as laser desorption/ionization techniques were used to analyses destruction products of polytetrafluoroethylene (Fluralite®). The fragmentation of polymer characteristic ions in different modes of ionization was investigated. It was observed the introduction of metals (magnesium and tungsten) and non-metals (silicon and boron) in Fluralite® significantly affects the destruction processes. The depolimerization of fluoroplastics with formation of fluoroalkanes and fluoroalkenes up to 3000 Da was characterized only for Fluralit® mechanical activated with non-metals. It was found that the complex of chromatography and mass spectrometry techniques can effective characterize the fluoroplastic destruction products.

Разработан и апробирован комплекс хроматографических и масс-спектрометрических методов, позволяющий наиболее полно охарактеризовать продукты деструкции политетрафторэтилена Флуралиттм во всех агрегатных состояниях. Экспериментально определены и рассчитаны с помощью молекулярно-статистического метода значения термодинамических характеристик адсорбции модельных низкомолекулярных фторуглеродов на энергетически однородной поверхности сажи. Изучены процессы образования характеристических ионов Флуралитатм в различных режимах ионизации до и после механохимической активации его смесей с металлами или неметаллами. Обнаружено, что введение в состав Флуралитатм порошков кремния, бора, вольфрама или магния существенно влияет на состав продуктов его термодеструкции. Деполимеризация фторопласта с образованием молекул насыщенных и ненасыщенных фторуглеродов с массами до 3000 Дa характерна для Флуралитатм, механохимически активированного в присутствии кремния.

chromatographymass spectrometrylaser desorption/ionizationdestructionorganic fluorocompoundspolytetrafluoroethyleneFluralite®хроматографиямасс-спектрометриялазерная десорбция/ионизациядеструкцияфторорганические соединенияполитетрафторэтиленФлуралит™Министерство науки и высшего образования Российской ФедерацииMinistry of Science and Higher Education of the Russian FederationАдаменко Н.А., Больбасов Е.Н., Бузник В.М., Вавилова С.Ю., Гнеденков С.В., Дяченко В.И., Зибарева И.В., Игнатьева Л.Н., Игумнов С.М., Казуров А.В., Кирюхин Д.П., Кичигина Г.А., Кумеева Т.Ю., Кущ П.П., Машталяр Д.В., Мельник О.А., Назаров В.Г., Никитин Л.Н., Охлопкова А.А., Пророкова Н.П., Сафронова Е.Ю., Серов С.А., Синебрюхов С.Л., Слепцова С.А., Соколов В.И., Столяров В.П., Твердохлебов С.И., Хатипов С.А., Цветников А.К., Шиц Е.Ю., Ярославцев А.Б. Фторполимерные материалы. В.М. Бузник (ред.). Томск: Изд-во НТЛ, 2017. 600 с.Ebnesajjad S., Khaladkar P.R. Fluoropolymer applications in the chemical processing industries: The definitive userʹs guide and handbook. N.-Y.: Elsevier, 2017. 592 с.Puts G., Crouse P., Ameduri B. Thermal degradation and pyrolysis of polytetrafluoroethylene. In: Handbook of fluoropolymer science and technology. Smith D.W. Jr., Iacono S.T., Iyer S.S. (eds.). Hoboken, New-Jersey: John Wiley & Sons, 2014. P. 81–104. https://doi.org/10.1002/9781118850220.ch5Abiodun S., Krishnamoortri R., Bhowmick A.K. // J. Appl. Polym. Sci. 2025. V. 142. № 5. e56452. https://doi.org/10.1002/app.56452Liu Y., Wang H., Shan W. // Acta Mater. Compos. Sin. 2024. V. 41. № 9. P. 5032–5038. https://doi.org/10.13801/j.cnki.fhclxb.20240521.003Shundrina I.K., Osʹkina I.A., Odintsov D.S., Gismatulin A.A., Azarov I.A., Shundrin L.A., Gritsenko V.A. // Mendeleev Commun. 2024. V. 34. P. 667–669. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2024.09.013Малкин А.И., Занозин В.М., Кононенко М.М., Топоров Ю.П., Шумихин Т.А., Цивадзе А.Ю. // ДАН. 2011. Т. 436. № 4. С. 470–473.Бузник В.М. // Рос. хим. журн. (Журн. Рос. хим. о-ва им. Д.И. Менделеева). 2008. Т. 52. № 3. С. 7–12.Игнатьева Л.Н., Мащенко В.А., Горбенко О.М., Бузник В.М. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 11. С. 23–38. https://doi.org/10.31857/S0207401X23110031Нефедов Н.И., Гусева М.А., Хасков М.А, Игнатьева Л.Н., Бузник В.М. // Высокомолек. соед. А. 2017. Т. 59. № 4. С. 331–340. https://doi.org/10.7868/S2308112017040034Бузник В.М., Горбенко О.М., Игнатьева Л.Н., Цветников А.К., Машталяр Д.В. // Перспективные материалы. 2007. № 6. С. 56–59.Liu J.P., Zhang H.R., Yan Q.L. // Def. Technol. 2023. V. 24. P. 46–57. https://doi.org/10.1016/j.dt.2022.03.010Tao J., Wang X.F. // RSC Adv. 2023. V. 13. P. 20457–20466. https://doi.org/10.1039/D3RA02509HYu Z., Li Y., Guo T., Zhang J., Wu S., Huang J., Song J., Fang X. // J. Mater. Eng. Perform. 2019. V. 28. P. 7493–7501. https://doi.org/10.1007/s11665-019-04397-1Бузник В.М., Фомин В.М., Алхимов А.П. Металлополимерные нанокомпозиты (получение, свойства, применение). Ляхов Н.З. (ред.). Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2005. 260 c.Ou Y., Wu J., Du X., Zhang H., He Z. // Vacuum. 2019. V. 165. P. 163–171. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2019.04.027Цветников А.К., Бузник В.М., Матвеенко Л.А. Способ получения тонкодисперсного политетрафторэтилена, содержащая его смазочная композиция и концентрат смазочной композиции. Патент РФ № 2100376. 1997.Салдин В.И., Цветников А.К., Бузник В.М. Способ получения ультрадисперсного политетрафторэтилена и дисперсия на его основе. Патент РФ № 2212418. 2003.ООО Флуралит синтез (интернет). Доступно по: https://fluralit.ru (ссылка активна на 31.03.2025).Рахимов А.И. Химия и технология фторорганических соединений. М.: Химия, 1986.Améduri B., Hori H. // Chem. Sci. Rev. 2023. V. 52. № 13. P. 4208–4247. https://doi.org/10.1039/d2cs00763kЛарин И.К. Химическая физика озонового слоя. М.: ГЕОС, 2013. 159 с.Vipin N. // Intern. J. Refrigeration. 2021. № 122. P. 156–170. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.20.20.10.309Белякова Л.Д., Буряк А.К., Ларионов О.Г. // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2013. Т. 49. № 6. С. 551–574. https://doi.org/Баскин З.Л. Промышленный аналитический контроль. Хроматографические методы анализа фтора и его соединений. М.: Энергоатомиздат, 2008. 224 с.Буряк А.К. // Успехи химии. 2002. Т. 71. № 8. С. 788–800. https://doi.org/10.1070/rc2002v071n08abeh000711Fedorova E.S., Stavrianidi A.N., Minenkova I.V., Buryak А.К. // Symmetry. 2021. V. 13. № 9. P. 1681–1691. https://doi.org/10.3390/sym13091681Матюшин Д.Д., Карнаева А.Е., Буряк А.К. // Журн. физ. химии. 2020. Т. 94. № 3. С. 324–329. https://doi.org/10.31857/S004445372003022XХмельницкий Р.А., Лукашенко И.М., Бродский Е.С. Пиролитическая масс-спектрометрия высокомолекулярных соединений. М.: Химия, 1980. 279 с.Алимпиев С.С., Гречников А.А., Никифоров С.М. // Успехи физ. наук. 2015. Т. 185. № 2. С. 207–212. https://doi.org/10.3367/UFNr.201502f.0207Шолохова А.Ю., Малкин А.И., Буряк А.К. // Журн. физ. химии. 2021. Т. 95. № 2. С. 272–278. https://doi.org/10.31857/S0044453721020242Arakawa R., Kawasaki H. // Anal. Chem. 2010. V. 26. P. 1229–1240. https://doi.org/10.2116/analsci.26.1229NIST Chemistry WebBook, NIST Standard Reference Database Number 69. Linstrom P.J., Mallard W.G. (eds.) (интернет). Доступно по: https://webbook.nist.gov/chemistry/ (ссылка активна на 31.03.2025). https://doi.org/10.18434/T4D303Лебедев А.Т. Масс-спектрометрия в органической химии. М.: Бином, 2003. 703 с.Дашевский В.Г. Конформационный анализ органических молекул. М.: Химия, 1982. 272 с.Puts G., Crouse P. // J. Fluorine Chem. 2014. V. 168. P. 260–267. https://doi.org/10.1016/j.jfluchem.2014.08.012Gustavsson J.P.R., Segal S., Dolbier W.R., Ameduri B., Kostov G. // Combust. Sci. Technol. 2006. V. 178. P. 2097–2114. https://doi.org/10.1080/00102200600860681Буряк А.К., Гарькин В.П., Редькин Н.А., Сердюк Т.М., Ульянов А.В. Молекулярно-статистические расчеты термодинамических характеристик адсорбции изомеров: учебное пособие. Самара: Изд-во “Универс групп”, 2008.Бузник В.М., Гришин М.В., Вопилов Ю.Е., Игнатьева Л.Н., Терехов А.С., Слободюк А.Б. // Перспективные материалы. 2010. № 1. С. 63–67.Цветников А.К., Уминский А.А. Способ переработки политетрафторэтилена. Авт. свид. РФ № 1775419. 1992.Игнатьева Л.Н., Курявый В.Г., Цветников А.К., Бузник В.М. // Журн. структур. химии. 2002. Т. 43. № 5. С. 821–826.Павлов А.Д., Суховерхов С.В., Цветников А.К. // Вестн. ДВО РАН. 2013. № 5. С. 39–43.Ignatieva L., Kuryaviy V., Tsvetnikov A., Bouznik V. // J. Phys. Chem. Solids. 2007. V. 68. № 5–6. P. 1106–1111. https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2007.02.004Гракович П.Н., Иванов Л.Ф., Калинин Л.А., Рябченко И.Л., Толстопятов Е.М., Красовский А.М. // Рос. хим. журн. (Журн. Рос. хим. о-ва им. Д.И. Менделеева). 2008. Т. 52. № 3. С. 97–105.