高分子の劣化・変色のメカニズムと寿命評価及びトラブル解析事例

ゴム・プラスチックに代表される高分子材料は使用環境に存在する劣化因子により劣化を生じ、寿命を迎え時には大事故につながることさえある。したがって、高分子材料を有効に使用するためには劣化を正しく理解し、適切な劣化対策を施す必要がある。 　そこで、本講ではまず劣化・変色メカニズムを概説し、劣化対策手法を解説する。また、各種ポリマーの弱点を中心にポリマー選択の際の注意点や、高分子材料の劣化評価法、劣化解析法について実例を交えて解説する。さらには、寿命予測の基本的な流れやポイントを解説し、予測された寿命の正しい解釈について説明する。

1. 高分子材料の劣化メカニズム
   1. 劣化因子
      • 熱劣化
      • 光劣化
      • 金属による劣化など
   2. 自動酸化反応
   3. 高分子材料の劣化とトラブルの関係
2. 変色原因
   1. なぜ変色が起きるのか? (変色の化学)
   2. ポリマーの劣化による変色
   3. 酸化防止剤による変色
   4. 付着による変色
3. 劣化及び変色解析のための分析法
   • FT-IR
   • DSCによる酸化開始温度
   • GPC
   • TG
   • ESR
   • NMR
   • XPS
   • EPMA
4. 劣化対策
   1. 劣化対策のアプローチ
   2. 劣化対策のための劣化原因解析
   3. 材料選択による劣化対策
   4. 添加剤の選択による劣化対策
   5. 各種材料の弱点
   6. ゴムの劣化対策
      • 老化防止剤の機能
      • 効果的な配合例
   7. プラスチックの劣化対策
      • 酸化防止剤の機能
      • 光安定剤の機能
      • 紫外線吸収剤の機能
      • 効果的な配合例
   8. 対策の検証
5. 寿命予測法
   1. 寿命の考え方
      • 機能的寿命と商品的寿命
   2. 劣化評価と寿命評価の関係
   3. 寿命評価の流れ
   4. 寿命評価のポイント
      • 現実との乖離
   5. 寿命のばらつき
6. 劣化及び変色解析事例,寿命評価例
   1. 加硫ゴムの劣化
      • 加硫ゴムのオゾン劣化
      • 残存過酸化物によるエチレンプロピレンゴム (EPDM) の劣化
      • 残存過酸化物劣化対策
      • 水道水中の残留塩素による劣化
   2. プラスチックの劣化・変色
      • ポリアミド6の酸化チタンによる光劣化
      • ポリウレタンの変色
      • ポリカーボネートの変色
      • ヒンダードフェノール系酸化防止剤による変色
      • ヒンダードアミン系光安定剤による変色
      • 接触移行による変色
      • ブルームによる白化
      • ポリカーボネートの白化
   3. アレニウス法による寿命評価
   4. アイリング法による寿命評価