有機・高分子材料の成分分析

有機・高分子材料評価の概要

有機系材料は、炭素、水素、窒素、酸素など限られた元素からなる分子が複雑に組み合わされた、多種多様な特性を有する物質です。

有機分析では、材料そのものの構造解析のみならず、原料や製品からの溶出成分や発生ガス分析など、材料に起因する有機物の分析にも対応しております。

適切な手法の選択、データ解析、さらには問題解決のための知識と経験で、材料の評価やトラブルの解決などのご相談に応じます。

装置及び分析事例

有機・高分子材料の分析には、次のような装置を使用します。

フーリエ変換赤外線分光分析（FT-IR）の事例

物質に赤外光を照射し、光が透過する際に吸収される波長と強度から物質を構成する元素と元素の結合の種類がわかります。

また、スペクトルの様子を解析することで物質が何であるかを同定することができます。（異物混入のトラブル等において有力な情報が得られます。）

包装フィルムの材質調査

包装フィルムの表面・裏面を分析しました。標準品のスペクトルとの比較で材質の定性が可能です。表面はポリエチレンテレフタラート（PET）、裏面はポリエチレン（PE）であることが判明しました。

光熱誘起赤外分光法（O-PTIR）の事例

フーリエ変換赤外分光法（FT-IR）は、物質中の原子団（基）の情報を得る手法です。材料表面に付着した異物をFT-IRで分析する際、顕微鏡で拡大可能な大きさの場合には異物をメス等で採取して透過法で分析されます。ところが、これが困難な微小サイズの異物は分析できない場合がありました。光熱誘起赤外分光装置を使用することにより、材料表面に付着した微小異物を非接触かつサブミクロン分解能で解析できます。

微小異物の分析結果

ある金属材料の表面に下図に示す微小異物が付着しており、この微小異物の種類を同定する必要が生じました。FT-IRでの分析を試みましたが、メスによる採取が困難でした。FT-IRに変えて非接触サブミクロン赤外分光法による分析を試た結果、微小異物はポリカーボネート系の物質であることが確認できました。

ガスクロマトグラフ質量分析（GC-MS）の事例

シリコンゴムによる電子部品の接点不良（パージアンドトラップGC-MS）

シリコンゴムから揮発した低分子シロキサンが酸化されて二酸化ケイ素に変わり、接点表面上に付着します。これが電子部品の接点不良の原因になります。

縮合系樹脂のモノマー構造解析（反応熱分解GC-MS）

市販のPC（ポリカーボネート）樹脂に対してTMAH試薬処理を行った事例をご紹介いたします。

反応熱分解の有機アルカリ試薬として水酸化テトラメチルアンモニウム（TMAH）を用いて、エステル骨格の加水分解とメチル化をオンラインで行いました。
熱分解GC-MSによって得られたグラフ（パイログラム）の解析結果から、この反応生成物として2本の明瞭なピークが得られ、MSによる定性の結果、それぞれビスフェノールA、フェノールの末端構造である事が示唆されました。
本結果より、測定に供したPC樹脂の構造は、下図の下段に示した基本骨格を有す縮合構造体であると推定されます。

ラマン分光法の事例

分子に光が衝突すると一部は散乱します。ラマン分光法は、散乱光のなかで分子とエネルギーのやり取りがあるラマン散乱光を調べて物質の構造や結晶度を知ることができる手法です。

このため有機物、無機物を対象とした同定分析が有効です。赤外分光法（FT-IR）では対応が難しい極小領域の測定や、水を含んだ検体に対応できます。

プラスチックの同定および構成成分分布

同定された化合物を色分けし、分布を確認。偏光測定条件でのマッピングも対応できます。