| 研究課題/領域番号 |
25420766
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| 研究機関 | 木更津工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
佐合 智弘 木更津工業高等専門学校, 基礎学系, 講師 (60648260)
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| 研究分担者 |
内丸 忠文 独立行政法人産業技術総合研究所, ナノシステム研究部門, 主任研究員 (00151895)
高田 徳幸 独立行政法人産業技術総合研究所, 環境化学技術研究部門, 主任研究員 (70357359)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 化学発光スペクトル / 酸化劣化 / 発光種 / 一重項酸素 / 励起カルボニル / 劣化評価 |
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| 研究実績の概要 |
化学発光(CL)スペクトルを用いた化学材料の劣化評価技術の開発を目指し、一昨年度(H25)には不飽和脂肪酸をモデル化合物として扱い、その熱酸化劣化に伴うCLの発光種と発光波長の帰属に成功した。昨年度(H26)はこの帰属の成果を基に、ポリマー材料のモデル化合物としてポリエチレングリコール(PEG)を用い、CLスペクトルを利用した劣化評価法の検討を行った。
その結果、劣化の進行に伴い、スペクトル形状が変化していくことが確認された。このPEGの劣化に伴うCLの発光種としては、励起カルボニルと一重項酸素が考えられるが、これらの発光波長は不飽和脂肪酸を用いた先行研究より明らかになっている。そこで、PEGのCLスペクトルから各発光種の発光強度を簡易的に見積もり、その強度比をとることでスペクトル形状の変化を数値化した。この数値化した強度比を１つの指標とし、劣化の進行度に対してプロットすることで、劣化の進行度合いを見積もれることを見出した。このようにCLスペクトルから得られる指標と重量減少や赤外吸収測定の指標などと関連付けることが、他の材料の評価においても有用な手法であると考えられ、CLスペクトル形状による劣化度の診断が大いに期待される。
さらに、PEGの劣化の進行に伴い、発光種の生成比率が変化することも明らかとなった。これまでポリマー材料の劣化に伴うCLの発光種生成の反応としては“ラッセル機構”という過酸化物の二分子反応が主として考えられてきたが、この反応だけであれば発光種の生成比率に変化は無い。従って、他の競合する反応が存在することを示唆している。この反応過程の詳細について今後検討を行う予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究は、CLスペクトルを用いた化学材料(特にポリマー材料)の新たな劣化評価手法の開発を目指している。この中の大きな２つの目的とし(i)発光種の帰属と(ii)劣化反応時のメカニズム解析を挙げている。
先行研究では(i)である発光種の帰属の一端を達成している。昨年度(H26)は(i)の成果を基にポリマー材料のモデル化合物としてPEGの劣化評価を目指した。そのCLスペクトル形状の変化から(ii)の反応メカニズム解析を進めており、研究目標を順調に達成しつつある。さらに、CLスペクトルから得られる指標を用いた劣化評価手法の確立についても一定の成果が得られている。これは大きな２つの目的に付加する重要な成果である。
一方で、昨年度に計画していたポリプロピレン(PP)などのポリオレフィン材料への展開が遅れている。これは、PEGのCLスペクトルの検証を行っていく中で、検討課題が多く見えてきたからである。PEGの研究で明らかになった内容は、今後のポリオレフィンの研究にもつながる重要な知見である。
また、研究代表者の所属が昨年度より変更になったため、研究設備等が変わったことも進捗に多少の影響があった。しかし、必要物品の購入さらには前所属研究所の協力の下、滞りなく研究を遂行中である。
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| 今後の研究の推進方策 |
少し展開が遅れているが、予定していたPPなどのポリオレフィン材料を扱い、CLスペクトルによる劣化評価手法の検討を行う方針である。これには、これまでに行ってきた不飽和脂肪酸の研究によるCLスペクトルの知見、並びにCLスペクトルによるPEGの劣化評価手法が大いに役立つと期待される。さらには、PEGの研究で発光種の生成メカニズムが既存の反応以外に存在することが示唆されており、ポリオレフィンについても同様の知見が得られる場合もある。また、ポリオレフィンのCLスペクトル解析において、他のモデル化合物が必要と考えられた場合は、適宜適切なモデル分子を選定し、スペクトル解析を試みる予定である。
さらに、ポリマー材料の劣化に伴うCLは極めて微弱であり、検出が困難な場合もあるので、より高精度で劣化を検出できるよう、増感剤のような物の検討も並行して行う予定である。
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