エチレン―プロピレン系エラストマー（EPDM）のモノマー組成および配列構造解析（NMR）

概要

高分子材料（ゴム）の材料物性は分子構造と密接な関わりがあります。核磁気共鳴（NMR）装置では、高分子材料のモノマー組成や配列を定量的に評価でき、物性との相関を解析することが可能です。
弊社の700MHz NMR装置は大口径10mmプローブを備え、～150℃までの幅広い温度帯での高感度高分解能な測定、詳細な解析が可能です。従来の汎用型500MHz NMR装置に対し、より微細なピークを検出可能であり、物性解明へ確度の高い情報のご提供が期待できます。
本技術資料では、高磁場溶液NMRを用いた高分子材料解析として、EPDMの構造解析をご紹介します。

分析事例

EPDMはエチレン、プロピレン、ジエンの3元共重合体であり、ジエン成分の分子種、モノマー組成と配列、配列のランダム性が物性に影響を与えます。溶液¹³C-NMR測定により、これらを定量的に評価可能です。
磁場強度の異なるNMR装置（500MHz、700MHz）を用いてEPDMの溶液¹³C NMR測定を行った結果を示します【図1】。700MHz NMRを用いることで、エチレン、プロピレンの帰属(図1,2①-⑥)に加えて、微量なジエン成分の検出(図1,2a-g)と分子種(5-ｴﾁﾘﾃﾞﾝ-2-ﾉﾙﾎﾞﾙﾈﾝ；ENB)の同定が可能となりました。

また、組成の異なる2種類のEPDMを用い、各モノマー組成およびエチレン鎖部の解析^1,2)、および配列のランダム性の解析を実施しました【表1】。配列のランダム性の解析には、モノマー反応性比(r_p：plopylene、r_e：ethylene)の積(r_pr_e)を用いました³⁾。
サンプルAはBより、①エチレン含量、エチレン鎖部が多く結晶化しやすい、②モノマー反応性比の積 (r_pr_e)が大きく配列のランダム性が低い、という結果でした。物性との相関解析が期待されます。

参照文献：
1) G.J. Ray et al., Macromolecules 10, 773-778 (1977).
2) A.C. Kolbert et al., J. Appl. Polym. Sci. 71, 523-530 (1999).
3) M. Kakugo et al., Macromolecules 15, 1150-1152 (1982).