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分析事例

反応熱分解-GC/TOFMSによる液晶ポリマーの熱劣化解析

反応熱分解とは有機アルカリ共存下で化学反応を加味して熱分解を行う手法で、試料の選択的な熱分解と分解生成物のメチル誘導体化を同時に行うことができます。今回は同法とGC/TOFMSを用いて液晶ポリマー(以下、LCP)の熱劣化解析を行った事例をご紹介します。

分析試料

試料はシグマアルドリッチ社製のPoly(4-hydroxy benzoic acid-co-ethylene terephthalate)を用いました(未処理品、図1)。また、熱処理品として同ポリマーを空気雰囲気下で350℃×2時間熱処理しました。

図1 液晶ポリマー構造式

分析方法

水酸化テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)共存下で試料の反応熱分解-GC/TOFMS測定を行いました。熱分解装置はフロンティア・ラボ製EGA/PY-3030D、ガスクロマトグラフはAgilent Technologies製7890A、質量分析計はJEOL製JMS-T100GCvを用いました。

結 果

未処理品および熱処理品をTMAH共存下で反応熱分解して得られたGC/TOFMS-トータルイオンカレントクロマトグラム(TIC)を図2に示します。いずれの試料からも主鎖を構成するモノマーのジメチル誘導体(TIC中に構造式を記載)が主に検出されました。次に、未処理品と熱処理品のTICを比較すると後者からは複数のピークが新たに検出されました(ピーク1~3)。
GC/TOFMSによりこれらのピークを同定した結果を表1に示します。

図2 グラフ

表1 反応熱分解GC/TOFMSによる熱処理品のみに検出されたピークの定性結果

ピーク No.RT(min.)精密質量推定組成式推定構造
111.9196.074C10H12O4推定構造図
215.5272.105C16H16O4推定構造図
316.3300.010C17H16O5推定構造図

図3
図3 ピーク1の生成経路

まとめ

反応熱分解とGC/TOFMSを用いてLCPの熱劣化解析を行いました。GC/TOFMSにより同定されたピークからLCPは熱処理により分岐または架橋構造を形成していることがわかりました。
GC/TOFMS分析ではライブラリ検索に加えて精密質量測定結果から検出成分を同定することが可能です。これによりライブラリに収載されていない成分でも同定することができます。

【参考文献】
1) K.Oba,Y.Ishida,H.Ohtani and S.Tsuge,Polymer Degradation and
Stability,2002,76,85-94
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