The Analysis of Thermo-Oxidative Degradation of Polymer Materials by CL-ST-ESR

CL-ST-ESR 分析高分子材料的热氧化降解

基本信息

批准号：
21K05146
负责人：
坂井亙
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Kyoto Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

高分子材料は酸素の存在下において、過酸化反応を通して徐々に酸化劣化する。本研究は、この酸化劣化について、これまで直接的に調べられることがなかった中間的な反応経路を詳しく解明することを目的とするものであり、材料の酸化状態を分析できるケミルミネッセンス（CL）測定と、短寿命ラジカル種を分析できるスピントラップ-電子スピン共鳴（ST-ESR）測定とを同時に行うCL-ST-ESR手法を独自に構築することで、高分子材料の酸化劣化途中で生じる過酸化物質およびラジカル反応中間体が示す挙動の相関性を詳しく調べるものである。初年度は、ST-ESRのみにより反応中間体ラジカル種を同時に測定できることを確認するため、まずは未酸化のポリプロピレン（PP）に関してST-ESR測定を中心に詳しい実験を進め、その研究結果を1つの学術論文にまとめた。また、オンライン参加可能な学会において研究発表を行い、本研究に関する意見を他者からいただくと共に、今後の進展に有用な情報を収集した。2年度目は、事前に酸化させた状態でのPPを試料とすることで、過酸化状態からのラジカル反応中間体の生成挙動を追跡し、同時にCL発光量との相関性を調べることを目的として研究を進め、試料調製の条件についても検討した。スピントラップ法においてはラジカル種を捕捉することで反応経路を解明できるが、同時に反応を止めることにもなるので、CL発光を観測するために反応を進行させる微妙な条件の調整が必要であることが分かってきた。またPP以外にポリアミド（66ナイロン、PA66）についてもCL発光とST-ESRの相関性を調べた。

在氧气存在下，聚合物材料通过过氧化反应逐渐发生氧化劣化。本研究的目的是详细阐明这种氧化劣化的中间反应途径，迄今为止尚未直接研究短寿命自由基物质的测量和分析。通过构建独特的 CL-ST-ESR 方法，同时进行自旋陷阱-电子自旋共振 (ST-ESR) 测量，我们可以研究聚合物材料氧化降解过程中产生的过氧化物和自由基反应中间体的行为。之间的相关性第一年，为了确认仅使用ST-ESR即可同时测量反应中间体自由基物种，我们将首先对未氧化聚丙烯（PP）进行以ST-ESR测量为中心的详细实验，然后将研究成果整合到一篇学术论文对此进行了总结。此外，我们在在线学术会议上展示了我们的研究，听取了其他人对这项研究的意见，并收集了对未来进展有用的信息。第二年，我们将以预氧化PP为样品，追踪过氧化状态下自由基反应中间体的形成行为，同时考察与CL发光量的相关性进行研究。如下，并且还检查了样品制备的条件。在自旋陷阱法中，可以通过捕获自由基物种来阐明反应途径，但同时也会停止反应，因此需要精细地调整反应进行的条件才能观察CL I发射。已经明白了。除了 PP 之外，我们还研究了聚酰胺（尼龙 66、PA66）的 CL 发射和 ST-ESR 之间的相关性。