生分解性樹脂の光劣化による分子量変化②

概要

高分子材料は、長時間の光照射を受けると、分子切断や架橋形成といった劣化を生じ、分子量が変化します。分子量は、強度や熱特性、加工性に大きく影響するパラメーターですので、劣化前後の分子量を比較することは非常に重要です。
ここでは、生分解性樹脂の一つであるポリ乳酸（PLA）について、光照射(耐候性試験)を行い、GPC(SEC)による分子量測定を行いました。ポリ乳酸は、トウモロコシなどの植物を原料として生産されており、現在、カーボンニュートラルなプラスチックとして注目されています。

分析

1. 試料

市販のPLA製カップ

2. 耐候性試験

装置：アイスーパーUVテスター SUV-W161（岩崎電機製）
温度：50℃
湿度：40%
照度：100mW/cm²

3. 分析条件

装　置：HLC-8320GPC (東ソー製)
カラム：TSKgel GMH_HR-H × 2本　(東ソー製)
溶　媒：クロロホルム

結果

GPCによって得られた、光照射されたPLAの分子量分布曲線を図1に示します。

光照射時間と数平均分子量（M_n）、重量平均分子量（M_w）、およびz平均分子量（M_z）との関係を図2に示します。主として超高分子量成分の量に影響を受けやすいM_zは、光照射時間によらず、ほぼ一定です。また、高分子量成分の量に影響を受けやすいM_wの光照射時間に対する変化は、ごく僅かな減少となっています。
一方、低分子量成分の量に影響を受けやすいM_nは、光照射時間が120時間程度までは減少する傾向が見られています。これらの挙動と図1の分子量分布曲線の変化から、次のようなことが考えられます。PLAは、光劣化によって、主として分子量が数10万程度より低い中分子量領域の成分の分子量が低下し、低分子量成分が増加したと考えられます。