GPC-FTIR（溶媒蒸発型）による共重合体の組成分布解析(1)

１．概要

GPC（もしくはSEC；サイズ排除クロマトグラフィー)にFT-IR 検出器を併用することで、共重合体の組成分布解析が可能になります。ここでは、溶媒蒸発型のGPC-FTIR を用いて、スチレン－メタクリル酸メチル(St-MMA)共重合体の組成分布解析を行った例を紹介します。

２．GPC-FTIR 装置

溶媒蒸発型GPC-FTIR 装置は、カラムから溶出した溶液をネブライザーから噴霧して溶離液を除去し、残った試料を回転するゲルマニウム(Ge)板に連続的に吹き付けていきます。次に、このGe 板をFT-IR の試料室の専用ユニットにセットし、Ge 板を回転させながら、固着した溶出成分のIR 測定を連続的に行います。これにより、溶出成分の組成を連続的に分析することが可能となります。

３．分析例のご紹介

【測定条件】

カ　ラ　ム ： TSKgel GMHHR-H (7.8mm×30cm) 2 本 (東ソー製)
溶　離　液 ： THF
カラム温度 ： 40℃
流　　　速 ： 1mL/min
試 料 濃 度  ： 2mg/mL
注　入　量 ： 100μL

【試料】

スチレン－メタクリル酸メチル(St-MMA)共重合体 （Polymer Source Inc.製）
(1) ランダム共重合体，スチレン含有量=12mol%
(2) ブロック共重合体，スチレン含有量=27mol%

【結果】

P(St-MMA)ランダム共重合体（試料(1)）の組成分布分析結果を図1 に示します。ここでは、RI 検出器(示差屈折率計)を用いて得られた微分分子量分布曲線と、FT-IR によって得られた吸光度比（A₃₀₈₄／A₂₉₂₄）の重ね書きを示しました。吸光度比の縦軸（A₃₀₈₄／A₂₉₂₄）は、スチレン中ベンゼン環の伸縮振動に起因する3084cm^-1の吸収と、主鎖のメチレン基の伸縮振動に起因する2924cm^-1の吸光度比を示しており、値が大きいほど、スチレン含有量が多くなることを示しています。今回の試料では、高分子量ほどスチレン量が増加することが確認できました。

P(St-MMA)ブロック共重合体（試料(2)）の組成分布分析結果を図2に示します。このブロック共重合体では、低分子量側でスチレン含有量が高く、高分子量側では、ほぼ一定の組成であることが確認できました。

４．まとめ

溶媒蒸発型のGPC-FTIRを用いることで、各種共重合体の組成分布分析を行うことができ、ポリマーの重合制御や特性解析などに、非常に有用な情報をご提供することが可能となります。