劣化

Question

熱劣化と酸化劣化と紫外線劣化の違いを教えてください。
よろしくお願いします。

shota_TK · Accepted Answer

DSCでは，主鎖や側鎖が切れていれば，Tgや融点の低下が観察される場合があります．（架橋が起きていればその逆ですね）

恐らく，融解熱にも変化が出てくると思います．

また，DSCでは結晶化のピークが鮮明に出る場合が多いので，結晶化度の変化を見るのに適していますね．

shota_TK · Answer

実際には，3つの劣化が独立に起こるのではなく，複合劣化になる場合がほとんどですよね．だから，どれが効いているのかっていうのは，非常にわかりにくいですよ．

その材料がどういう環境に置かれていたか，というところから類推して，「これは紫外線劣化に違いない」って決め付けちゃう場合が多いです．

分析をする場合，IRの他にDSCやTG/DTA，TMA，X線回折，LCなどを使って，ガラス転移温度や結晶化度，分子量分布などから化学構造の変化を推定します（かなり難しいです）．これらの分析によって，「どういう劣化が起きているか」というのがある程度わかりますので，その結果と，材料が置かれていた環境・条件とを見比べて，劣化の原因を探るのがいいと思います．

shota_TK · Answer

劣化したプラスチックの外観から，劣化の原因（熱or酸化or紫外線？）を判別できるか，ということですか？

ある程度はできます．例えば，酸化や紫外線の場合，表面の方がやられやすいですよね．熱劣化の場合には，表面も内部も劣化する場合が多いですね．

また，劣化の種類によって，変色する色が違ったり，粉をふいたようになったり，細かいき裂が発生したりします．

こういった挙動は，プラスチックの種類によっても異なりますので，「こういう外観ならこの劣化」というふうに，言い切ってしまうことはできませんが，経験があれば，ある程度の推定は可能ですね．

厳密に調べるには，IR（赤外分光）などの，化学構造の検査が不可欠になります．

shota_TK · Answer

ポリマーの劣化は，分子鎖が切断されてヘナヘナになったり，逆に分子鎖同士が架橋してカチカチになったりして起こります（切れるケースが多い）．

その構造変化の原因が熱なのか，酸素なのか，紫外線なのかで，分類できるわけですが・・・

熱劣化は，通常は酸化も一緒に起こります．ある程度以上の温度を与えると，熱エネルギーで分子鎖がズタズタに切断されます．

酸化劣化は，分子鎖の中に酸素が入り込み，反応性が高くなることで劣化が促進されます．

紫外線劣化は，紫外線の影響で分子鎖のあちこちが徐々に切断されて起こります．プラスチックには，光を吸収しやすい波長があり，この波長の光が当たるとピンチなわけです．ちなみにPEでは300nmの波長が吸収しやすいと言われています．

下記の成書をオススメしておきます．
○大石不二夫「プラスチックの耐久性」（工業調査会） 
○大石不二夫，成沢郁夫「プラスチック材料の寿命」（日刊工業新聞社）

38endoh · Answer

劣化とは，化学変化によって材料がへたる現象なので，まず，それぞれの化学反応によってポリエチレンがどう変化するかを考えれば良いでしょう（例えば紫外線なら σσ* 励起によって主鎖が切れ，両末端にラジカルができ…，みたいに）。そして次に，生成物がバルクの物性に与える影響を考えれば良いと思います（例えば体積変化や硬度変化など）。

38endoh · Answer

モノはなんですか？
とりあえず，そのモノの熱反応，酸化反応，光反応を考え，それらの生成物に注目すればよいと思います。

劣化

DSCでは，主鎖や側鎖が切れていれば，Tgや融点の低下が観察される場合があります．（架橋が起きていればその逆ですね）

実際には，3つの劣化が独立に起こるのではなく，複合劣化になる場合がほとんどですよね．だから，どれが効いているのかっていうのは，非常にわかりにくいですよ．

劣化したプラスチックの外観から，劣化の原因（熱or酸化or紫外線？）を判別できるか，ということですか？

ポリマーの劣化は，分子鎖が切断されてヘナヘナになったり，逆に分子鎖同士が架橋してカチカチになったりして起こります（切れるケースが多い）．

この回答への補足

モノはなんですか？

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