第1部 NMR法による高分子材料の微細構造解析

(2020年2月28日 10:00〜12:00)

　高分子材料の分岐点や末端基といった微細構造は、材料物性に大きな影響をもたらす。これらの構造を正確に捉え、材料物性との関連を解明していくことが高機能材料を開発していく上で必須である。本講座では、高性能および機能性高分子についてNMR法を中心に用いた微細構造解析例を紹介する。

1. 高性能高分子:ブタジエンゴム (BR)
   1. BRとは
   2. BRのミクロ構造、分岐構造とその解析法
2. 水素添加-NMR法によるBR長鎖分岐点構造の直接解析
   1. BRの水素添加法
   2. 水添BRの13C NMR・DEPT90°スペクトル
   3. BR長鎖分岐点の定量
3. 機能性高分子:無水マレイン酸グラフトポリオレフィン (MA-g-PO)
   1. MA-g-POとは
   2. グラフト構造解析の従来法と新規解析法
4. 高感度NMR法によるMA-g-POの末端グラフト構造解析
   1. 末端グラフト構造
   2. 2D NMR法による末端グラフト構造解析
   3. 末端を含めたグラフト構造の定量的解析
5. NMRパルステクニックを駆使したMA-g-PO重合型グラフト分岐の構造解析
   1. 13C DEPTスペクトル
   2. 1H-1H DQF-COSYスペクトル
   3. 1H T2-edited spectroscopy
6. 化学反応とNMR法を組合せたMA-g-PO超微量グラフトMAの高感度分析
   1. グラフトMAの超臨界メタノールによるメチル化反応
   2. メチル化グラフトMAの1H NMR分析
   3. グラフトMA構造の定量限界
• 質疑応答

第2部 パルス法NMRによる高分子材料の分子運動性解析

(2020年2月28日 12:45〜14:45)

　高分子を構成する主要原子である1H (プロトン) を観測核とし、卓上タイプ (低磁場) のNMR装置を用いて、高分子の固体物性を支配する高次構造に関連した高分子鎖の分子運動性を直接観測できるNMR緩和時間測定について、測定・解析法の基礎から各種高分子への応用まで、幅広く紹介する。

1. パルス法NMRの原理と測定法
   1. NMRの原理と緩和現象
   2. NMR緩和時間 (スピン – 格子緩和T1、スピン – スピン緩和T2) の測定
   3. 緩和時間T1、T2と高分子の分子運動性
2. パルス法NMRを用いた各種高分子の分子運動解析
   1. 架橋ゴム
      1. ゴム弾性と分子運動性 – 架橋点の影響 –
      2. 伸長下でのT2測定 – 補強性充填剤の影響 –
      3. 膨潤過程の実時間測定 – 伸長の影響 –
      4. 相溶系ポリマーブレンドのミクロ不均一性評価 – スピン拡散の利用 –
      5. ゴムの劣化解析 – 破壊特性値と分子運動性との関係づけ –
   2. 熱可塑性エラストマー
      1. スチレン系トリブロック共重合体 – ミクロ相分離状態の評価 –
      2. オレフィン系動的架橋熱可塑性エラストマー – 架橋ゴム分散相の評価 –
   3. 結晶性高分子の結晶化過程の解析 – 結晶、非晶および界面成分の定量
   4. 高分子ゲルの架橋過程の解析 – 水の分子運動性評価 –
3. 最近のトピック – 多量子 (MQ) 法NMRの架橋ゴムへの応用 –
   1. MQ法NMRによる残余双極子結合係数Dresの評価
   2. ゴムの架橋状態とDres値およびその標準偏差
   3. Dres値と力学物性値との関係づけ
• 質疑応答

第3部 溶液NMR法によるポリマーの構造解析

(2020年2月28日 15:00〜17:00)

　合成高分子の構造を溶液NMRで分析する手法について,その解析の具体例を挙げながら紹介する。

1. 溶液NMR法による構造解析を始めるにあたって
   1. 合成高分子と天然高分子の違い
   2. 合成高分子の一次構造を整理する
   3. 溶液NMR法の利点と欠点
   4. 測定試料の調製で気をつけたいこと
   5. 測定条件を設定する上で知っておきたいこと
2. 構造解析の実際
   1. 末端基定量法で分子量を調べる
   2. DOSY法で分子量・分布を調べる
   3. 1H NMRで立体規則性を調べる
   4. 13C NMRで立体規則性を調べる
   5. 共重合体組成を調べる
   6. 多変量解析を応用する
   7. 枝分れ構造を調べる
   8. 多核NMRを活用する
   9. 溶液ではない試料を溶液NMR法で調べる
• 質疑応答