No.1 熱分解 GCMS による高分子材料分析使用機器マルチショットパイロライザー EGA/PY-3030D （フロンティア・ラボ製）マイクロ UV 照射装置 UV-1047Xe （フロンティア・ラボ製）ガスクロマトグラフ質量分析計 GCMS-QP2010Ultra （島津製作所製）特長あらゆる形態の高分子材料を小型加熱炉で熱分解後、得られた熱分解生成物を GCMS で分析します。高分子構造の推定、微量有機不純物の定性のほか、UV 照射装置を併用することで、高分子材料の耐候性を迅速に評価することができます。 GCMS-QP2010Ultra 測定内容・高分子材料の構造推定、微量有機不純物の定性分析・複合材料の加熱時発生ガス分析（任意の複数温度範囲で分取・解析可能）・耐候性試験の迅速スクリーニング、劣化アウトガスのオンライン分析測定方法シングルショット法、ダブルショット法、EGA-MS 法、EGA-GC/MS 法、UV/Pｙ-GC/MS 法測定事例の紹介 ■高分子構造の推定例市販のポリウレタン樹脂をシングルショット法で熱分解後、その高分子構造を推定しました（図 1）。熱分解生成物として、トリレンジイソシアネート（TDI）、ジプロピレングリコール（DPG）、トリプロピレングリコール（TPG）が検出された結果、このポリウレタン樹脂は、ポリオールとしてポリプロピレングリコール（PPG）、2 官能イソシアネートとして TDI を使用したポリエーテル型ポリウレタンと推定されました。 (x1,000,000) 1.0 TIC Area 0.9 0.8 構造式（推定） CONHC6H3(CH3)NHCO(O(CH2)3O)m TDI ｎ 0.7 0.6 0.5 DPG 0.4 TPG PG 0.3 0.2 0.1 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 図 1 ポリウレタンパイログラム 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 11.0 R.T.(min) 熱分解生成物の組成は、元となる高分子構造を反映しており、樹脂種の同定や構造の推定には、熱分解 GCMS による解析が効果的です。また、熱抽出温度から熱分解温度まで、複数の温度範囲を対象とした発生ガス分析が可能です。GC の分離能力・MS の定性能力を生かした微量有機不純物の解析にも力を発揮します。 (x10,000,000) 2.00 ■耐候性評価例（その 1 劣化生成物分析） Area ポリスチレン樹脂を合成空気雰囲気下で１００℃ に加熱しながら１時間 UV 照射を行い、樹脂の劣化過程で発生する微量のアウトガスをオンライン分析しました（図 2）。 UV 照射試料からベンズアルデヒド、アセトフェノンを主成分として様々な劣化生成物が観測された一方、 UV 未照射試料からは観測されず、これらの劣化生成物は光酸化分解によるものと示唆されました。高分子材料の光・熱・酸化劣化過程で発生する微量のアウトガスをオンライン分析することで、劣化生成物の化学種を特定することができます。 UV 1 時間照射 1.75 UV 未照射 Acetophenone Benzaldehyde 1.50 1.25 1.00 0.75 0.50 0.25 0.00 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 R.T.(min) 図 2 ポリスチレン UV 照射クロマトグラム ■耐候性評価例（その 2 劣化ポリマー分析） 9℃ (x1,000,000) Area 評価例その 1 で実施した UV 照射後の残渣試料を昇温加熱して、EGA 曲線から加熱温度あたりの発生ガス量を観測し、基質劣化の有無を評価しました（図 3）。 UV 照射試料の熱分解ピーク頂温度は、UV 未照射と比較して 9℃低温側にシフトしており、熱分解開始温度は 350℃から 310℃へと大幅に低下していました。また、熱分解ガスの発生温度範囲も広がっており、分子量の低下や構造の不均一化など、UV 照射による基質劣化が推定されました。 UV 1 時間照射 3.5 UV 未照射 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 310℃ 0.5 5.0 7.5 350℃ 10.0 12.5 15.0 17.5 20.0 R.T.(min) 図 3 ポリスチレン UV 照射 EGA 曲線通常、高分子材料の耐候性試験では、野外暴露やウェザーメーター試験が用いられ、高分子材料の劣化評価には数週間から数ヶ月間を要します。UV 照射装置と熱分解 GCMS を用いた本手法は、劣化生成物分析および劣化ポリマー分析により、耐候性の迅速スクリーニングが可能です。 2012.05