JP4660799B2 - Polymer sample analyzer - Google Patents
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Description
本発明は、プラスチック等の高分子材料の光による劣化について分析する高分子試料分析装置に関するものである。 The present invention relates to a polymer sample analyzer for analyzing deterioration of a polymer material such as plastic by light.
天然ゴム、プラスチック等の高分子材料は、鉄鋼等の金属材料と並んで、現代社会で重要な役割を担っている。前記高分子材料は、例えば、各種フィルム、繊維、容器等の材料として生活に欠かせないものとなっている。 Polymer materials such as natural rubber and plastic play an important role in modern society along with metal materials such as steel. The polymer material is indispensable for life as a material for various films, fibers, containers, and the like.
ところで、前記高分子材料は、長期間に亘って使用すると、外的要因により、その物理・化学的特性が次第に劣化することが知られている。前記劣化の原因は、主として熱、光、機械的ストレス等であり、さらに生物や化学反応によるものである。このうち、前記光による劣化は、光のエネルギーによって高分子構造が開裂し、該開裂に伴って生じるラジカルが酸化連鎖反応を起こすことによるものと考えられている(例えば非特許文献1〜3参照)。 By the way, it is known that when the polymer material is used for a long period of time, its physical and chemical characteristics gradually deteriorate due to external factors. The cause of the deterioration is mainly heat, light, mechanical stress, and the like, and further due to biological and chemical reactions. Among these, the deterioration due to light is considered to be caused by the polymer structure being cleaved by the energy of light, and the radicals that accompany the cleavage cause an oxidative chain reaction (for example, see Non-Patent Documents 1 to 3). ).
従来、光による劣化の試験は、高分子材料を野外で実際の太陽光に曝したり、ウェザーメーターを用い、アーク灯により太陽光に近い光線を照射したりすることにより行われている。また、ウェザーメーターを用いる場合には、前記アーク灯の光線の照射と同時に、加湿する場合もある。 Conventionally, a test for deterioration due to light has been performed by exposing a polymer material to actual sunlight outdoors, or using a weather meter to irradiate a light beam close to sunlight with an arc lamp. Moreover, when using a weather meter, it may humidify simultaneously with the irradiation of the light of the said arc lamp.
しかし、高分子材料を野外に曝す場合には結果を得るまでに数ヶ月から数年を要し、ウェザーメーターの場合には大掛かりな装置と多大な費用とを必要とする上、結果を得るまでに数週間から数ヶ月を要するという問題がある。また、前記試験により得られる結果は、試料表面の劣化状態を目視または顕微鏡下で観察するもの、或いは劣化後の引っ張り強度等の機械的特性に関するものであり、該高分子材料を構成する高分子自体または該高分子材料に含まれる酸化防止剤、紫外線吸収剤等の各種添加剤の劣化の進行機構に関する化学的知見を得ることができないとの問題がある。 However, it takes months or years to obtain results when the polymer material is exposed to the outdoors, and in the case of a weather meter, it requires a large amount of equipment and a large amount of money, and until the results are obtained. The problem is that it takes several weeks to several months. In addition, the results obtained by the test are those in which the deterioration state of the sample surface is observed visually or under a microscope, or are related to mechanical properties such as tensile strength after deterioration, and the polymer constituting the polymer material There is a problem that chemical knowledge about the progress mechanism of deterioration of various additives such as an antioxidant and an ultraviolet absorber contained in itself or in the polymer material cannot be obtained.
前記問題を解決するために、紫外線を照射して高分子試料を劣化分解させ、劣化分解により生成したガスを検出する高分子試料分析装置が提案されている(例えば特許文献1参照)。 In order to solve the above problem, there has been proposed a polymer sample analyzer for detecting a gas generated by degradation and degradation of a polymer sample by irradiating ultraviolet rays (see, for example, Patent Document 1).
前記高分子試料分析装置は、高分子試料から複数の気相成分を生成する気相成分生成手段と、キャリヤガスを該気相成分生成手段に導入するキャリヤガス導入手段と、該キャリヤガスにより該気相成分生成手段から導入された該複数の気相成分を個々の気相成分に分離する分離カラムと、該分離カラムにより分離された気相成分を検出する検出器と、試料容器に収容されて該気相成分生成手段に案内された高分子試料に紫外線を照射する光ファイバーとを備える。 The polymer sample analyzer includes: a gas phase component generating means for generating a plurality of gas phase components from the polymer sample; a carrier gas introducing means for introducing a carrier gas into the gas phase component generating means; A separation column for separating the plurality of gas phase components introduced from the gas phase component generating means into individual gas phase components, a detector for detecting the gas phase components separated by the separation column, and a sample container. And an optical fiber for irradiating the polymer sample guided to the gas phase component generating means with ultraviolet rays.
前記高分子試料分析装置では、まず、試料容器の底部にポリスチレン等の高分子試料からなる薄膜を形成し、該試料容器を、気相成分生成手段のハウジング内に配設された石英管の上端部から内部の所定の位置に挿入する。前記石英管は、下端部が分離カラムに接続されている。次に、前記石英管の上端部から光ファイバーを挿入し、前記試料容器内の高分子試料に紫外線を照射する。これにより、前記高分子試料は光・酸化・熱劣化分解し、複数の気相成分が生成する。次に、前記キャリヤガス導入手段によりキャリヤガスをハウジング内に導入し、該キャリヤガスにより複数の気相成分を石英管の下端部から分離カラムに導入する。次に、前記分離カラムにより前記複数の気相成分を個々の気相成分に分離し、分離された個々の気相成分を四重極質量分析器等の検出器により検出する。この結果、前記高分子試料分析装置によれば、高分子試料の自然環境下での光劣化について、多くの有用な化学的知見を得ることができる。 In the polymer sample analyzer, first, a thin film made of a polymer sample such as polystyrene is formed at the bottom of the sample container, and the sample container is placed at the upper end of a quartz tube disposed in the housing of the gas phase component generating means. Insert from the part into a predetermined position inside. The lower end of the quartz tube is connected to a separation column. Next, an optical fiber is inserted from the upper end of the quartz tube, and the polymer sample in the sample container is irradiated with ultraviolet rays. As a result, the polymer sample is decomposed by light, oxidation, and thermal degradation to generate a plurality of gas phase components. Next, a carrier gas is introduced into the housing by the carrier gas introduction means, and a plurality of gas phase components are introduced into the separation column from the lower end of the quartz tube by the carrier gas. Next, the plurality of gas phase components are separated into individual gas phase components by the separation column, and the separated individual gas phase components are detected by a detector such as a quadrupole mass spectrometer. As a result, according to the polymer sample analyzer, many useful chemical findings can be obtained regarding the photodegradation of the polymer sample in the natural environment.
しかしながら、この高分子試料分析装置は、分析結果の再現性を得られないことがあり、さらなる改良が望まれる。
本発明は、かかる事情に鑑み、分析結果の再現性を確実に得ることができる高分子試料分析装置を提供することを目的とする。 In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide a polymer sample analyzer capable of reliably obtaining reproducibility of analysis results.
そこで、上記目的を達成するために、本発明は、高分子試料から複数の気相成分を生成する気相成分生成手段と、キャリヤガスを該気相成分生成手段に導入するキャリヤガス導入手段と、該キャリヤガスにより該気相成分生成手段から導入された該複数の気相成分を個々の気相成分に分離する分離手段と、該分離手段により分離された個々の気相成分を検出する検出手段とを備えるとともに、試料容器に収容されて該気相成分生成手段へ案内された高分子試料に紫外線を照射する紫外線照射手段を備え、該紫外線照射手段による紫外線照射により該高分子試料が劣化分解して生成した複数の気相成分を、該キャリヤガスにより該分離手段に導入し、該分離手段により個々の気相成分に分離し、分離された該個々の気相成分を該検出手段により検出する高分子試料分析装置において、前記紫外線照射手段から所定の距離を存して前記試料容器を保持する距離保持部材を備え、前記紫外線照射手段は、照射部を被覆して保護する保護部材を備え、前記距離保持部材は、該保護部材の先端部に備えられた、該紫外線照射手段側から先端に向けて縮径されたテーパ部であり、前記試料容器は、該テーパ部の先端部よりも大径かつ該テーパ部の基端部よりも小径で、該テーパ部に外嵌される口径を備えるとともに、器壁を厚さ方向に貫通する貫通孔を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a gas phase component generating means for generating a plurality of gas phase components from a polymer sample, and a carrier gas introducing means for introducing a carrier gas into the gas phase component generating means. Separation means for separating the plurality of gas phase components introduced from the gas phase component generation means by the carrier gas into individual gas phase components, and detection for detecting individual gas phase components separated by the separation means And an ultraviolet irradiation means for irradiating the polymer sample contained in the sample container and guided to the gas phase component generation means with ultraviolet rays, and the polymer sample is deteriorated by the ultraviolet irradiation by the ultraviolet irradiation means. A plurality of gas phase components generated by decomposition are introduced into the separation means by the carrier gas, separated into individual gas phase components by the separation means, and the separated individual gas phase components are separated by the detection means. In the polymer sample analyzer and out, and presence of the predetermined distance from said ultraviolet light irradiation means comprises a distance maintaining member for holding the sample container, said ultraviolet light irradiation means is a protective member for covering and protecting the irradiation unit The distance holding member is a tapered portion provided at the distal end portion of the protection member and having a diameter reduced from the ultraviolet irradiation means side toward the distal end, and the sample container is formed from the distal end portion of the tapered portion. And having a diameter that is smaller than the base end portion of the taper portion and is fitted to the taper portion, and further includes a through hole that penetrates the vessel wall in the thickness direction .
本発明によれば、前記試料容器が前記距離保持部材により前記紫外線照射手段から所定の距離を存して保持されているので、該紫外線照射手段により該試料容器に収容された該高分子試料に紫外線を照射する際、該高分子試料に照射される紫外線の照射量及び照射強度を常に一定に維持することができる。従って、分析結果の再現性を確実に得ることができる。 According to the present invention, since the sample container is held by the distance holding member at a predetermined distance from the ultraviolet irradiation means, the polymer sample accommodated in the sample container by the ultraviolet irradiation means When irradiating ultraviolet rays, the irradiation amount and irradiation intensity of the ultraviolet rays irradiating the polymer sample can always be kept constant. Therefore, the reproducibility of the analysis result can be obtained with certainty.
ところで、前記気相成分生成手段により前記高分子試料から生成された前記複数の気相成分が前記紫外線照射手段の照射部に付着すると、該紫外線照射手段から照射される紫外線の照射量及び照射強度が低下し、分析を確実に行うことができないことがある。そこで、前記紫外線照射手段は、前記照射部を被覆して保護する保護部材を備える。 By the way, when the plurality of gas phase components generated from the polymer sample by the gas phase component generating means adhere to the irradiation part of the ultraviolet irradiation means, the irradiation amount and irradiation intensity of the ultraviolet rays irradiated from the ultraviolet irradiation means. May decrease and analysis may not be performed reliably. Therefore, the ultraviolet irradiation unit, Ru provided with a protective member for covering and protecting the irradiation unit.
このとき、前記距離保持部材は、該保護部材の先端部に備えられた、該紫外線照射手段側から先端に向けて縮径されたテーパ部であり、前記試料容器は、該テーパ部の先端部よりも大径かつ該テーパ部の基端部よりも小径で、該テーパ部に外嵌される口径を備えるとともに、器壁を厚さ方向に貫通する貫通孔を備える。 At this time, the distance holding member is a tapered portion provided at the distal end portion of the protective member and having a diameter reduced from the ultraviolet irradiation means side toward the distal end, and the sample container is a distal end portion of the tapered portion. than the proximal end portion of the large diameter and the tapered portion than a small diameter provided with a bore which is fitted in the tapered portion, Ru provided with a through hole passing through the wall in the thickness direction.
前記構成によれば、前記距離保持部材である前記保護部材の前記テーパ部に前記試料容器の口部が外嵌される際、前記口径が該テーパ部の前記先端部よりも大径かつ該テーパ部の前記基端部よりも小径であるので、該試料容器は、該テーパ部において該先端部と該s端部との間の該口径に対応する径の位置で係止される。従って、前記試料容器は、前記距離保持部材により前記紫外線照射手段から常に所定の距離を存して保持されることになり、分析結果の再現性を確実に得ることができる。 According to the above configuration, when the mouth portion of the sample container is externally fitted to the taper portion of the protection member that is the distance holding member, the diameter is larger than the tip portion of the taper portion and the taper portion is tapered. Since the diameter of the sample container is smaller than that of the base end portion, the sample container is locked at a position corresponding to the diameter between the distal end portion and the s end portion in the tapered portion. Therefore, the sample container is always held at a predetermined distance from the ultraviolet irradiation means by the distance holding member, and the reproducibility of the analysis result can be obtained with certainty.
ところで、前記距離保持部材である前記保護部材の前記テーパ部に、通常使用されるような、器壁に厚さ方向に貫通する貫通孔を備えていない試料容器の口部が外嵌される場合には、該試料容器内に収容された前記高分子試料から生成された前記複数の気相成分を該試料容器外に導出させる経路が存在しないために、該複数の気相成分を前記検出手段により検出することができない。しかし、前記構成においては、前記試料容器は器壁を厚さ方向に貫通する貫通孔を備えるので、該貫通孔を介して、前記キャリヤガス導入手段により前記気相成分生成手段に導入された前記キャリヤガス等を、該試料容器内に流通させることにより、前記複数の気相成分を該試料容器外に導出させることができる。 By the way, when the mouth of a sample container that does not have a through-hole penetrating in the thickness direction in the vessel wall as is normally used, the tapered portion of the protection member that is the distance holding member is externally fitted. Since there is no path for deriving the plurality of gas phase components generated from the polymer sample accommodated in the sample container to the outside of the sample container, the plurality of gas phase components are detected by the detection means. Cannot be detected. However, in the above configuration, the sample container includes a through-hole penetrating the vessel wall in the thickness direction. Therefore, the carrier gas introduction unit introduces the sample container into the gas phase component generation unit through the through-hole. By allowing carrier gas or the like to flow through the sample container, the plurality of vapor phase components can be led out of the sample container.
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図1は本発明の高分子試料分析装置の一構成例を示す説明的断面図であり、図2は図1示の高分子試料分析装置の要部を示す拡大図である。 Next, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view showing a configuration example of the polymer sample analyzer of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view showing a main part of the polymer sample analyzer shown in FIG.
図1に示すように、本実施形態の高分子試料分析装置1は、プラスチック等の高分子材料からなる試料(以下、高分子試料と略記する)から複数の気相成分を生成する気相成分生成手段2と、キャリヤガス又は所定の雰囲気ガスを気相成分生成手段2に導入するガス導入手段3と、該気相成分を導入して個々の気相成分に分離する分離手段4と、分離手段4により分離された個々の気相成分を検出する検出手段5とを備えている。気相成分生成手段2は、試料導入部6を介して分離手段4に接続されている。
As shown in FIG. 1, the polymer sample analyzer 1 of the present embodiment is a gas phase component that generates a plurality of gas phase components from a sample made of a polymer material such as plastic (hereinafter abbreviated as a polymer sample). Generation means 2, gas introduction means 3 for introducing a carrier gas or a predetermined atmospheric gas into the gas phase component generation means 2, separation means 4 for introducing the gas phase components and separating them into individual gas phase components, and separation And detecting means 5 for detecting individual gas phase components separated by the means 4. The gas phase component generation unit 2 is connected to the separation unit 4 via the
気相成分生成手段2は、ハウジング7内に配設された石英管8と、石英管8の外周側に配設された加熱用ヒーター9とを備えている。石英管8は、上端部から試料容器10が挿入可能であって、下端部は試料導入部6に接続されている。また、石英管8の前記下端部の内径は、前記上端部の内径よりも小径となっており、該上端部側と該下端部側との間に形成された縮径部(図示せず)に試料容器10を載置可能とされている。このような気相成分生成手段2として、例えば、フロンティア・ラボ株式会社製縦型マイクロ電気炉型パイロライザー(商品名:PY−2020iD)を用いることができる。
The gas phase component generating means 2 includes a quartz tube 8 disposed in the
本実施形態の気相成分生成手段2は、さらに紫外線照射手段11を備えている。紫外線照射手段11は、重水素ランプ等の光源12と、光源12から放射される光のうち波長400nm以下の紫外線のみを選択的に透過させる光学フィルター13と、光学フィルター13に接続された光ファイバー14とを備えている。光ファイバー14は、石英管8内に挿入される部分に保護部材15を備え、該保護部材15の先端部に試料容器10が取着されている。紫外線照射手段11は、試料容器10を取着した状態で光ファイバー14が石英管8の上端部から挿入され、光ファイバー14から試料容器10内に収容された高分子試料に紫外線を照射するようになっている。
The gas phase component generation means 2 of this embodiment further includes an ultraviolet irradiation means 11. The ultraviolet irradiation means 11 includes a
ガス導入手段3は、ヘリウム等のキャリヤガス源16と、ヘリウム、窒素、酸素、空気、加湿空気等の雰囲気ガス源17とを備えている。キャリヤガス源16と雰囲気ガス源17とは、それぞれキャリヤガス導管16aと雰囲気ガス導管17aとを介してガス切替装置18に接続されており、ガス切替装置18は、ガス導管19を介して気相成分生成手段2に接続されている。ガス導管19は、気相成分生成手段2のハウジング7内で、石英管8の上方に開口している。
The gas introduction means 3 includes a
分離手段4は、温度調整可能なオーブン20と、オーブン20内に配設されたキャピラリーカラム等の分離カラム21とを備えている。また、検出手段5は、四重極質量分析計等の検出器22を備えている。前記分離手段4と検出手段5とを備える装置として、例えば、ヒューレットパッカード社製GC/MSシステム(商品名:モデル5975GC/MSシステム)を用いることができる。
The separation means 4 includes an
試料導入部6は、上端部に石英管8の下端部が接続され、下端部に分離カラム21が接続される一方、上下両端部の間にスプリットベント管23を備えている。スプリットベント管23は、開閉弁23aを開弁して大気開放することにより石英管8から導入される気相成分の一部を排出して、分析の必要感度に応じて適切な量の前記気相成分を分離カラム21に導入する流量調整手段として作用する。
The
紫外線照射手段11の光ファイバー14は、外周面を被覆する樹脂製のクラッド層(図示せず)により保護されているが、石英管8に挿入される先端部は、図2(a)に示すように、該クラッド層が剥離されてガラス製のコア部14aが露出した状態となっている。そして、コア部14aの先端面が、紫外線照射手段11の照射部14bを構成している。
The
照射部14bは、保護部材15を備えている。保護部材15は、光ファイバー14のコア部14aを挿入可能な内径を有する石英ガラス製の筒状体15aと、筒状体15aの開口端部に溶着されて該開口端部を閉塞する石英ガラス製の板体15bとからなり、板体15bの内面側に照射部14bが当接されている。尚、本実施形態では、保護部材15として、筒状体15aの開口端部を板体15bにより閉塞したものを用いているが、図2(b)に示すように、筒状体15aの先端部を丸めることにより該開口端部を閉塞したものを用いてもよい。
The
保護部材15の先端部15cに取着された試料容器10は、ステンレス製であり、表面にSiO2層を形成することにより不活性化されている。試料容器10の口部10aは、保護部材15のテーパ部15dの先端部15eよりも大径かつ該テーパ部15dの基端部15fよりも小径である口径Dを備え、テーパ部15dに外嵌されている。また、試料容器10は、器壁を厚さ方向に貫通する貫通孔10bを備える。
The
分離カラム21の試料導入部6側には、外周側に気相成分濃縮部24が設けられており、分離カラム21が気相成分濃縮部24に挿通されている。気相成分濃縮部24には、冷媒として例えば液体窒素を噴射する冷媒噴射ノズル25が、挿通されている分離カラム21に直交する方向に取り付けられている。冷媒噴射ノズル25は、液体窒素導管26を介して液体窒素源27に接続されている。
A gas phase
冷媒噴射ノズル25は、分離カラム21の気相成分濃縮部24に挿通されている部分に液体窒素を噴射することにより、分離カラム21に導入された前記気相成分を該部分で冷却する気相成分冷却手段として作用する。前記気相成分は、分離カラム21の気相成分濃縮部24に挿通されている部分で冷媒噴射ノズル25により冷却されることにより、該部分に捕捉され、濃縮される。前記気相成分濃縮部24、冷媒噴射ノズル25を備える装置として、例えば、フロンティア・ラボ株式会社製冷却トラップ装置(商品名:マイクロジェット・クライオトラップ装置)を用いることができる。
The
尚、図1に示す高分子試料分析装置1では、雰囲気ガス源17を1つだけ示しているが、雰囲気ガス源17は、ヘリウム、窒素、酸素、空気等の雰囲気ガスのそれぞれに対応して複数設けられていてもよい。この場合、ガス切替装置18は、キャリヤガスと、前記複数の雰囲気ガスとを切り替え、あるいは1つの雰囲気ガスと、他の雰囲気ガスとを切り替える。
In the polymer sample analyzer 1 shown in FIG. 1, only one atmosphere gas source 17 is shown. The atmosphere gas source 17 corresponds to each of the atmosphere gases such as helium, nitrogen, oxygen, and air. A plurality may be provided. In this case, the
次に、ポリスチレンを前記高分子試料とした場合を例に、本実施形態の高分子試料分析装置1の作動について説明する。 Next, the operation of the polymer sample analyzer 1 of the present embodiment will be described by taking as an example the case where polystyrene is used as the polymer sample.
前記高分子試料は、例えば、カップ状の試料容器10の内底面10cに、60μgのポリスチレンにより厚さ0.1mm以下の薄膜を形成することにより調製される。
The polymer sample is prepared, for example, by forming a thin film having a thickness of 0.1 mm or less with 60 μg of polystyrene on the
高分子試料分析装置1では、まず、ガス切替装置18により、気相成分生成手段2に導入されるガスを切り替え、雰囲気ガス源17から雰囲気ガス導管17a、ガス導管19を介して、気相成分生成手段2に雰囲気ガスとして、例えば加湿空気を導入する。そして、前記加湿空気雰囲気下で、保護部材15のテーパ部15dに試料容器10が外嵌された状態で、光ファイバー14を石英管8の上端部から挿入し、試料容器10を石英管8の前記縮径部に載置する。
In the polymer sample analyzer 1, first, the gas introduced into the gas phase component generating means 2 is switched by the
次に、紫外線照射手段11により試料容器10内の前記ポリスチレンに紫外線を照射しつつ、加熱用ヒーター9により該ポリスチレンを加熱する。前記加熱用ヒーター9は、室温から徐々に昇温して、例えば100℃程度の温度で前記ポリスチレンの加熱を行う。このとき、気相成分生成手段2に導入された前記加湿空気が、貫通孔10bを介して試料容器10内に流入することにより、試料容器10内が前記加湿空気雰囲気となる。
Next, the polystyrene is heated by the
前記ポリスチレンは、前記加湿雰囲気下で前記紫外線が照射されるとともに加熱されることにより光・酸化・熱劣化分解し、複数の気相成分が生成する。前記「光・酸化・熱劣化分解」との用語は、前記紫外線による光劣化分解と、前記加湿空気に含まれる酸素による酸化劣化分解と、加熱用ヒーター9の加熱による熱劣化分解とを意味する。
The polystyrene is irradiated with the ultraviolet rays in the humidified atmosphere and is heated to decompose by light, oxidation, and thermal degradation, thereby generating a plurality of gas phase components. The term “light / oxidation / thermal degradation decomposition” means photo-degradation degradation due to the ultraviolet rays, oxidation degradation degradation due to oxygen contained in the humidified air, and thermal degradation degradation due to heating of the
次に、気相成分生成手段2に導入された前記加湿空気が、貫通孔10bを介して試料容器10内に流入するとともに試料容器10外に流出することにより、前記ポリスチレンから生成された複数の気相成分が、貫通孔10bを介して試料容器10外に導出され、試料導入部6を介して分離カラム21に導入される。このとき、スプリットベント管23の開閉弁23aを開弁することにより、スプリットベント管23が大気に開放される一方、分離カラム21は内径が小さいので流体抵抗となり、分離カラム21に導入される前記気相成分の流量を調整して、分析の必要感度に応じて適切な量に調整される。
Next, the humidified air introduced into the gas phase component generating means 2 flows into the
また、前記気相成分が分離カラム21に導入される際に、冷媒噴射ノズル25から液体窒素を噴射することにより、分離カラム21の気相成分濃縮部24に挿通されている部分で、該気相成分を冷却し、該部分に捕捉する。この結果、分離カラム21の気相成分濃縮部24に挿通されている部分に、前記気相成分が捕集され、濃縮されるので、該気相成分中に含まれている低沸点化合物が分離カラム5から溶出することが防止される。また、前記ポリスチレン等の高分子試料を加熱用ヒーター9により100℃程度の温度で加熱するときには、分離カラム21の気相成分濃縮部24に挿通されている部分に、一旦、劣化分解生成物の全てを捕集することができ、分離カラム21による分離精度を向上させることができる。
Further, when the gas phase component is introduced into the
次に、ガス切替装置18により、気相成分生成手段2に導入されるガスを切り替え、キャリヤガス源16からキャリヤガス導管16a、ガス導管19を介して、気相成分生成手段2にキャリヤガスとしてヘリウムを導入する。このとき、雰囲気ガス源17から供給される前記加湿空気が分離カラム21に流入すると、分離カラム21が劣化する虞があるので、該加湿空気をヘリウムで十分に置換する。
Next, the
次に、前記加湿空気がヘリウムにより十分に置換されたならば、紫外線照射手段11による紫外線の照射と、冷媒噴射ノズル25からの液体窒素の噴射を停止し、オーブン20の温度を上昇させる。この結果、分離カラム21の気相成分濃縮部24に挿通されている部分に濃縮された前記気相成分が該部分から脱着し、分離カラム21により個々の気相成分に分離される。そして、前記個々の気相成分が検出手段5で検出される。検出手段5における検出結果は、クロマトグラムまたはマススペクトルとして出力される。
Next, when the humidified air is sufficiently replaced with helium, the ultraviolet irradiation by the ultraviolet irradiation means 11 and the injection of liquid nitrogen from the
上述のように、高分子試料を加湿空気雰囲気下に紫外線を照射して光・酸化・熱劣化分解させると、自然環境下での光劣化に近い反応が起きるので、自然環境下での光劣化について、多くの有用な化学的知見を得ることができる。 As described above, when a polymer sample is irradiated with ultraviolet light in a humidified air atmosphere and decomposed by light, oxidation, or thermal degradation, a reaction close to light degradation occurs in the natural environment. Many useful chemical findings can be obtained.
ここで、本実施形態の高分子試料分析装置1において、試料容器10の口部10aが保護部材15のテーパ部15dに外嵌される際、口径Dが該テーパ部15dの先端部15eよりも大径かつ該テーパ部15dの基端部15fよりも小径であるので、試料容器10は、テーパ部15dにおいて先端部15eと基端部15fとの間の口径Dに対応する径の位置で係止される。この結果、試料容器10は、距離保持部材として作用する保護部材15のテーパ部15dにより、光ファイバー14から常に所定の距離Lを存して保持されることになる。従って、光ファイバー14により試料容器10内に収容された前記ポリスチレンに紫外線を照射する際、該ポリスチレンに照射される紫外線の照射量及び照射強度を常に一定に維持することができるので、分析結果の再現性を確実に得ることができる。
Here, in the polymer sample analyzer 1 of the present embodiment, when the
また、紫外線照射手段11の照射部14bは、保護部材15の板体15bに当接されることにより被覆され保護されているので、試料容器10内に収容された前記ポリスチレンから生成された複数の気相成分が前記照射部に付着することを防止することができる。
Moreover, since the
また、保護部材15は、石英ガラス製の筒状体15aと板体15bとからなるので、バーナー等で例えば500〜600℃で加熱することにより、該保護部材15の表面に付着した前記複数の気相成分を除去して、再利用することができる。
Moreover, since the
また、試料容器10は器壁を厚さ方向に貫通する貫通孔10bを備えるので、気相成分生成手段2に導入された前記加湿空気を、貫通孔10bを介して試料容器10内に流通させることにより、前記ポリスチレンから生成された複数の気相成分を試料容器10外に導出させて、検出手段5により確実に検出することができる。
Further, since the
尚、本実施形態では、ガス導入手段3にキャリヤガス源16とガス切替装置18とを設け、前記ポリスチレンの光・酸化・熱劣化分解の完了後、前記気相成分生成手段2に導入されるガスを前記雰囲気ガスから前記キャリヤガスに切り替えて、高分子試料分析装置1内が全て該キャリヤガスで置換されるようにしている。しかし、ガス切替装置18を、試料導入部6と分離カラム21との間に設け、分離カラム21内のみが前記キャリヤガスで置換されるようにしてもよい。この場合、ガス切替装置18は、例えば3方弁により構成し、雰囲気ガス源17から気相成分生成手段2に導入される雰囲気ガスが分離カラム21内に導入されることを阻止する一方、ガス切替装置18に接続されたキャリヤガス源16から供給されるキャリヤガスが分離カラム21内に導入されるようにする。
In the present embodiment, the gas introduction means 3 is provided with a
また、本実施形態では、気相成分生成手段2に雰囲気ガスとして加湿空気を導入しているが、他のガスを導入するようにしてもよいし、雰囲気ガスの代わりにキャリヤガスを使用してもよい。 Further, in this embodiment, humidified air is introduced as the atmospheric gas into the gas phase component generating means 2, but other gas may be introduced, or a carrier gas may be used instead of the atmospheric gas. Also good.
また、本実施形態では、加熱用ヒーター9にて試料容器10内のポリスチレンを加熱しながら紫外線照射手段11により紫外線を照射しているが、加熱しなくてもよい。
Further, in the present embodiment, the ultraviolet rays are irradiated by the ultraviolet irradiation means 11 while heating the polystyrene in the
1…高分子試料分析装置、 2…気相成分生成手段、 3…キャリヤガス導入手段、 4…分離手段、 5…検出手段、 10…試料容器、 10b…試料容器の貫通孔、 11…紫外線照射手段、 14b…紫外線照射手段の照射部、 15…保護部材、 15c…保護部材の先端部、 15d…保護部材のテーパ部、距離保持部材、 15e…テーパ部の先端部、 15f…テーパ部の基端部、 D…口径。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Polymer sample analyzer, 2 ... Gas phase component production | generation means, 3 ... Carrier gas introduction means, 4 ... Separation means, 5 ... Detection means, 10 ... Sample container, 10b ... Through-hole of sample container, 11 ... Ultraviolet irradiation Means, 14b ... Irradiation part of ultraviolet irradiation means, 15 ... Protection member, 15c ... Tip part of protection member, 15d ... Taper part of protection member, distance holding member, 15e ... Tip part of taper part, 15f ... Base of taper part End, D ... caliber.
Claims (1)
キャリヤガスを該気相成分生成手段に導入するキャリヤガス導入手段と、
該キャリヤガスにより該気相成分生成手段から導入された該複数の気相成分を個々の気相成分に分離する分離手段と、
該分離手段により分離された個々の気相成分を検出する検出手段とを備えるとともに、
試料容器に収容されて該気相成分生成手段へ案内された高分子試料に紫外線を照射する紫外線照射手段を備え、
該紫外線照射手段による紫外線照射により該高分子試料が劣化分解して生成した複数の気相成分を、該キャリヤガスにより該分離手段に導入し、該分離手段により個々の気相成分に分離し、分離された該個々の気相成分を該検出手段により検出する高分子試料分析装置において、
前記紫外線照射手段から所定の距離を存して前記試料容器を保持する距離保持部材を備え、
前記紫外線照射手段は、照射部を被覆して保護する保護部材を備え、
前記距離保持部材は、該保護部材の先端部に備えられた、該紫外線照射手段側から先端に向けて縮径されたテーパ部であり、
前記試料容器は、該テーパ部の先端部よりも大径かつ該テーパ部の基端部よりも小径で、該テーパ部に外嵌される口径を備えるとともに、器壁を厚さ方向に貫通する貫通孔を備えることを特徴とする高分子試料分析装置。 A gas phase component generating means for generating a plurality of gas phase components from the polymer sample;
Carrier gas introduction means for introducing a carrier gas into the gas phase component generation means;
Separation means for separating the plurality of gas phase components introduced from the gas phase component generation means by the carrier gas into individual gas phase components;
Detecting means for detecting individual gas phase components separated by the separating means,
An ultraviolet irradiation means for irradiating the polymer sample contained in the sample container and guided to the vapor phase component generation means with ultraviolet rays;
A plurality of gas phase components produced by degradation and decomposition of the polymer sample by ultraviolet irradiation by the ultraviolet irradiation means are introduced into the separation means by the carrier gas, and separated into individual gas phase components by the separation means, In the polymer sample analyzer for detecting the separated gas phase components by the detection means,
A distance holding member for holding the sample container at a predetermined distance from the ultraviolet irradiation means;
The ultraviolet irradiation means includes a protective member that covers and protects the irradiation portion,
The distance holding member is a tapered portion provided at the tip of the protection member and having a diameter reduced from the ultraviolet irradiation means side toward the tip.
The sample container has a diameter larger than the distal end portion of the taper portion and a smaller diameter than the proximal end portion of the taper portion, and has a diameter fitted on the taper portion, and penetrates the vessel wall in the thickness direction. A polymer sample analyzer comprising a through hole .
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