樹脂の耐薬品性試験における溶出物・劣化解析

12/11/2014

No.0227 樹脂の耐薬品性試験における溶出物・劣化解析

樹脂材料は様々な環境で有機溶媒、水、酸、アルカリといった液体に接触する機会がある。この時、添加剤等構成成分の脱離、樹脂自体の劣化が起こり、成分の一部が液中に溶出する。LC/MS/MSや分光分析などを用いれば、溶出物量が浸せき溶媒や温度に依存する様子や、浸せきによる樹脂の黄変劣化を解析できる。

LC/MS/MSによる添加剤の溶出挙動分析

　　樹脂：PVC(1mm厚、5cm×3cm)
　　　　　DEHP 2%、TinuvinP 0.015%
溶出条件：溶媒70mL(イソオクタン、水、50%エタノール水、5%酢酸水)
　　　　　(JIS K7114を基準)
　　　　　温度(90℃、60℃、室温)

	90℃ 15日
PVCの外観写真		浸せき後PVCの外観写真


浸せき溶媒による違い(温度90℃)	温度依存性(溶媒イソオクタン)

・	疎水性の添加剤の溶出量 50%エタノール水＞イソオクタン≫水≒5%酢酸水
・	温度依存性が大 PVCのTgを超える90℃で溶出物量が顕著に増大

LC/MS/MSによる極微量分析により、溶出物量が浸せき溶媒や温度に依存することを把握できた。

イソオクタン浸せき(90℃、15日間)後の樹脂の解析

・断面画像と深さ方向の分析

	ミクロトーム切削-LC/MS/MS法によるDEHPの絶対定量結果




	ミクロトームによる切削 (100μm厚) 　　↓ 溶媒抽出 LC/MS/MS

		DEHPの構造式
	Abs強度 1730cm^-1/2910cm^-1 ピーク面積比
エステル結合C=Ost吸収のイメージング ※DEHP成分以外のエステルも含む

ミクロトーム切削-LC/MS/MS法により、100μm厚さの絶対定量分析が可能となった。浸せき後の樹脂内部では、DEHPは脱離しておらず、黄変が顕著な表層100μmでDEHPが半減していることがわかった。

・黄変原因の解析


	熱劣化による脱塩酸や酸化劣化により、主鎖に共役二重結合が生成して伸長され、黄変が発生したと推定された。
透過吸収スペクトル

・樹脂劣化(硬さ)の解析

浸せき前後品の¹³C DD/MASスペクトル	硬さ（デュロメータD） Tg(DSC, 1st Heating) Tg(DSC, 2nd Heating)

浸せき後試料は、溶媒が染込んだ影響により、可塑化が進行し、硬さが低下した。

樹脂の劣化機構は複雑であるため、複合的な手法による解析が必要である。浸せき後の樹脂について、種々の手法を用いて、深さ方向や全体の解析を行うことにより、劣化の様子を詳細に把握することができる。

カテゴリー

ライフサイエンス

分類

医療機器・医療材料