TF2000. Фракционирование наночастиц в термическом поле.

Наиболее современная система для разделения природных и синтетических полимеров и коллоидных растворов!

Профессиональная модульная система

Новый прибор компании Postnova – установка термического фракционирования наночастиц TF2000, стала первой коммерчески доступной системой, в которой реализован данный принцип разделения. Модульная система термического фракционирования уже успела завоевать ряд наград на крупнейших международных выставках аналитического оборудования. Система полностью управляется программным обеспечением NovaFFF, которое способно не только контролировать работу самой системы, но и всех дополнительных устройств и детекторов, входящих в ее состав. В системе TF2000 реализованы наработки и технологии, накопленные компанией Postnova за несколько десятилетий лидерства в области фракционирования наночастиц. Уникальная концепция, реализованная в данном приборе, делает его более гибким, надежным и производительным, чем традиционно используемые системы гель-проникающей и эксклюзионной хроматографии. Он не содержит колонок со стационарной фазой – разделение наночастиц происходит за счет физической диффузии и термического поля. Технология термического фракционирования наночастиц в потоке не только является альтернативой хроматографии полимерных и других наночастиц, но и значительно превосходит ее по удобству использования, возможностям, гибкости и разнообразию образцов, которые можно разделять не перестраивая систему и не меняя ее деталей.

Широкий диапазон разделения

Система термического фракционирования TF2000 обладает широким диапазоном разделения, что позволяет легко отделять макромолекулы с большой и малой массой с высоким разрешением. Система позволяет разделять различные полимеры, например, крахмалы, полистиролы, полиметилметакрилаты, натуральные каучуки, и многие другие эластомеры. В отличие от традиционных хроматографических методик (GPC/SEC) перед экспериментом не требуется никакой предварительной подготовки или фильтрации. Методы фракционирования позволяют разделять полимерные частицы в нативном растворителе без внесения в систему дополнительных компонентов или операций. Хрупкие полимеры и агломераты могут быть повреждены на стадии фильтрации или во время контакта с неподвижной фазой, термическое фракционирование свободно от данных недостатков. Термическое фракционирование не обладает характерным для эксклюзионной хроматографии предельным размером разделения. Таким образом, с его помощью можно разделять полимеры сверхвысокой массы, разветвленные и связанные макромолекулы, а также мицеллы, агрегаты и наночастицы.

Молекулярная масса и разделение смесей

В установке TF2000 реализован принцип термического фракционирования в потоке, в данном случае в качестве поля для разделения наночастиц используется температурный градиент. Термическая диффузия полимерных макромолекул зависит не только от молекулярной массы, но и от их пространственного строения, которое в свою очередь зависит от химического состава. Данный эффект делает возможным разделение полимерных частиц одинаковой молекулярной массы, но различного состава. Оптимизировать разделение можно используя различные элюенты и задавая различные программы изменения температуры. Таким образом, установку TF2000 можно использовать для разделения сложных систем в области нефтехимии, адгезивов, резин, полимеров и наноматериалов.

Современные детекторы для термического фракционирования

Система  TF2000 ThermalFFF компании Postnova может быть дополнена различными модулями и детекторами, включая, например, RI, MALS и DLS. Все модули и детекторы, поставляемые компанией Postnova, специально оптимизированы не только для использования с системой термического разделения частиц, но и с другими системами фракционирования наночастиц компании Postnova. Их можно переставлять с системы на систему, заказывать дополнительно или непосредственно при покупке системы. В дополнение к этому, систему ТF2000 достаточно легко подключить к существующим детекторам различных производителей, для большинства из которых уже разработан соответствующий интерфейс. Это позволяет сэкономить финансовые ресурсы лаборатории и разрабатывать специальные приложения.

Преимущества системы TF2000

Разделение полимеров, мицелл и частиц: Установка TF2000 позволяет проводить одновременное разделение, определение свойств и фракционирование частиц полимеров, мицелл, оксидов и т.п. в одном эксперименте. Канал, в котором происходит фракционирование, можно использовать множество раз. Он лишь требует периодической очистки. Расходных материалов, требующих постоянной замены, в данной системе не предусмотрено. Диапазон разделения: В отличие от хроматографических методов, термическое фракционирование в потоке позволяет разделять полимерные частицы с массой от 10 кДа до более чем 10⁹ Да. Эффект размерной эксклюзии в данном случае отсутствует, что делает метод термического фракционирования идеальным для разделения крупных и сверхкрупных сшитых полимеров.

Мягкие условия разделения: Поскольку канал открыт и в нем нет никакой стационарной фазы, разделение частиц и макромолекул происходит в отсутствие сил трения. При этом сохраняются даже самые хрупкие частицы. Обычные проблемы гель-проникающей хроматографии, такие как эффекты адсорбции и фильтрации, разрушение агрегированных частиц, потеря макроструктуры и т.п., полностью отсутствуют в системах фракционирования наночастиц в ассиметрических потоках.

Широкий выбор элюентов: Отсуствие стационарной фазы также значительно расширяет возможности выбора элюентов для термического фракционирования – практически любой органический или неорганический растворитель можно использовать в качестве элюента. Определяющим выбор элюента свойтсвом, является термическая диффузия частиц полимера в данном растворителе. Например, для разделения крахмалов можно использовать ДМСО, а для полимеров, другие стандартные растворители. В отличие от хроматографии при разделении не требуется введения никаких добавок, которые препятствуют агломерации частиц в условиях их контакта со стационарной фазой.

Проведение исследований и контроль качества: Поскольку при термическом фракционировании наночастиц мембраны не используются, установка TF2000 обладает высочайшей надежностью, и ее можно использовать для повседневного контроля качества (24 часа в сутки – 7 дней в неделю) и встраивать в промышленные процессы. Установка TF2000 может управляться дистанционно, она соответствует множеству международных требований по безопасности и обладает большим числом встроенных функций безопасности. Все это позволяет использовать ее автономно, без непосредственного нахождения оператора вблизи установки. Датчики давления, температуры, утечек и газов постоянно контролируются, что обеспечивает высочайшую надежность и стабильность работы даже в сложных рабочих условиях. Гибкость: Хотя установка TF2000 разрабатывалась в качестве автономной и самодостаточной системы, ее легко подключить к существующим системам хроматографического детектирования различных производителей. Последнее дает возможность проведения фракционирования и хроматографии (GPC/LC) с одним набором детекторов, что еще больше расширяет возможности метода.

Программное обеспечение NovaFFF

При разработке программы NovaFFF компанией Postnova была реализована стратегия: «Одно программное обеспечение для всех устройств». Оно включает в себя средства управления различными модулями установки, системы сбора данных с детекторов, средства обработки данных, а также средства экспорта и составления отчетов.

NovaFFF – легкость использования:

• Максимальная гибкость: простое интегрирование новых модулей, например, устройств автоматического ввода проб, насосов и различных детекторов
• Функции безопасности и мониторинга: давление в канале и в насосе, ручное или автоматическое отключение системы при превышении заданного давления. 
• Сбор информации об эксперименте: давления, потоки, показания детекторов в реальном времени на экране компьютера и в файле данных
• Журнал событий: записываются важные действия и события
• Управление с компьютера по сети LAN: интегрирование системы в локальную сеть компании (LAN) с собственным IP-адресом для каждой из систем фракционирования. Современный протокол связи с использованием TCP/IP.
• Уникальная возможность интегрирования FFF-LS: совместное управление системой фракционирования и детектором светорассеяния из одной программы.
• Отсутствие необходимости запуска нескольких программ: нет необходимости запуска нескольких программ, копирования методов из нескольких программ, проблем со стабильностью работы и совместимостью – все это благодаря комплексному решению NovaFFF.

Модули:

• Модуль хранения элюента (PN7140)
• Изократический насос (PN1130)

Модули работы с образцом:

• Модуль дезинфекции ультрафиолетовым излучением (PN7205 UVD)
• Устройство автоматической подачи проб (PN5300)

Детекторы:

• 21-угловой детектор светорассеяния (PN3621 MALS)
• 9-угловой детектор светорассеяния (PN3609 MALS)
• RI – Дифференциальный рефрактометр (PN3150)
• Детектор ультрафиолетового излучения (PN3211)
• Детектор по флуоресценции (PN3411)

Технические характеристки

Диапазон молекулярных масс: от 10 кДа до >100 МДа (полимеры)

Диапазон размеров частиц:  от 10 нм  до 1000 нм

Время анализа: обычно от 10 до 120 мин, отсуствие ограничений по времени

Размеры канала:

Объем:            1,14 мл
Длина:            456 мм
Ширина:         20 мм
Толщина:        130 мкм

Скорости потоков: от 0,01 до 2,0 мл/мин (возможны другие скорости потока)

Элюенты: большинство органических растворителей (водные растворы по запросу)

Детекторы: UV, RI, DLS, MALS, FL…

Температурное поле:

Перепад температур: до 120°C
Максимальная температура горячей стенки: 180°C
Максимальная температура холодной стенки: 60°C
(Охлаждение: 220 В, водяное охлаждение 20°C, 12 л/мин)

Контроль температуры: компьютерный контроль с возможностью установки программируемых этапов нагрева и охлаждения

Давление в канале: до 14 атм

Электропитание: 220-230 В, 50/60 Гц; 12 A, макс. 3,5 кВт

Охлаждение: вода - 20°C, 12 л/мин, макс. 2 атм

Программное обеспечение: NovaFFF TF2000

Техническое обслуживание: без специальных процедур

Объем вводимого образца: от 1 до 1000 мкл (обычно 20 мкл, более 1 мл по запросу)

Масса вводимого образца: до 500 мкг, в зависимости от природы образца; обычно от 20 до 100 мкг

Ввод образца: через ручной клапан ввода Rheodyne^© или с помощью устройства автоматического ввода проб