耐候性試験に伴う樹脂成型品の化学構造変化～可視化と定量化～

09/08/2023

No.0671 耐候性試験に伴う樹脂成型品の化学構造変化～可視化と定量化～

樹脂成型品は、屋外曝露に伴って、紫外線や熱、水分の影響により化学構造が変化し、破損や褪色、表面の荒れが進む。ここでは、赤外分光法とNMR分析を用いて、屋外曝露に伴って進行した化学構造変化を可視化、定量化をした例を紹介する。

樹脂成型品の物性の変化とその原因

　物性の変化
　硬　さ　：脆くなって破損しやすい
　表面形状：クラックや表面の荒れ

　分子構造変化
　化学構造変化：構成材料の酸化、官能基の変化
　高次構造変化：結晶性、分子運動性の変化

酸化成分の生成（イメージングIR）と分子運動性の変化（TD-NMR）

【イメージングIR：酸化成分の生成】

　
　・　広域測定から、樹脂成型品の表面側で酸化（アルデヒド、ケトンの生成）が進行
　・　大気曝露面や亀裂表面では、生成したアルデヒドやケトンがさらに酸化・分解し、減少したと推定

　
　・　イメージング結果から得られた強度比をヒストグラム化して比較
　　　‒　表面付近で酸化が進行し、亀裂内部にもその影響は及ぶ。
　　　‒　亀裂が存在しない部分では酸化が進みにくく、中央付近と類似した化学構造を示す。

【 TD-NMR（Time-Domain NMR）：分子運動性の変化】
　
　●　¹H核の緩和時間から、分子運動性を評価
　●　分子運動性から、結晶性や化学構造の劣化、架橋の程度に関する情報を取得