劣化剖析方法技术

提供一种劣化剖析方法，该方法可对高分子材料的劣化状态特别是表面状态的劣化状态进行详细剖析。涉及一种劣化剖析方法，该方法向高分子材料照射高亮度X射线，在改变X射线能量的同时测定X射线吸收量，由此剖析高分子的劣化状态。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种剖析高分子材料劣化状态的。
技术介绍
为了评价由含I种以上二烯系橡胶的高分子材料的劣化而产生的化学状态变化，一般使用红外分光光度法(FT-1R)、核磁共振法(NMR)、X射线光电子能谱分析(XPS)等方法。FT-1R和NMR等虽然可以考察详细的化学状态，但由于得到的信息是块状物(bulk)信息，因此难以考察从试料表面开始发展的劣化的详细化学状态。与此相对，XPS是表面敏感的方法，因此认为对考察由劣化而产生的化学状态变化是有效的。作为用XPS测定进行劣化分析评价的一个例子，图1中展示了丁二烯橡胶(BR)新品、臭氧劣化品、氧劣化品的碳Is轨道处的XPS测定结果(BR碳原子的K壳层吸收端)。根据图14 5测定中，由于0 =(:键(双键)的峰与C-C键(单键)的峰在285eV附近重合，因此不能分离出这些化学状态的不同。因此，难以定量因劣化而减少的C = C (双键)。此外，图2中展示了 BR的氧原子K壳层吸收端的XPS测定结果，但却看不到臭氧劣化品与氧劣化品光谱中的不同之处。因此，难以用XPS进行详细的劣化状态的剖析。另一方面，如非专利文献I 3等中公开的那样，迄今为止也测定了聚合物的X射线吸收光谱。然而，包括上述文献在内，还没有可通过X射线吸收光谱进行劣化原因分离的报道。 现有技术文献非专利文献非专利文献I:0.Dhez, H.Ade, S.G.Urquhart.电子光谱学及相关现象杂志(J.Electron Spectrosc.Relat.Phenom.),2003,128,85-96非专利文献2:Robert J.Klein, Daniel A.Fischer, and Joseph L.Lenhart.郎格茂(Langmuir.)，2008，24，8187-8197非专利文献3: R岛敏浩，表面科学，2002卷23，N0.6，356-36
技术实现思路
本专利技术的目的在于:解决上述技术问题，提供一种能够对高分子材料的劣化状态特别是表面状态的劣化状态进行详细剖析的。本专利技术涉及一种，该方法向高分子材料照射高亮度X射线，在改变X射线能量的同时测定X射线吸收量，由此剖析高分子的劣化状态。作为上述高分子材料，优选使用含有I种以上的二烯系橡胶的橡胶材料、或者上述橡胶材料与I种以上的树脂复合而成的复合材料。此外，优选上述高亮度X射线的光子数在IO7光子/s以上，亮度在IOltl光子/s/mrad2/mm2/0.1% bw以上。进一步，使用上述高亮度X射线扫描的能量范围优选4000eV以下。上述优选如下:基于将上述高亮度X射线的能量在260 400eV范围对碳原子K壳层吸收端的必要范围进行扫描而得到的X射线吸收光谱，由下述式I计算归一化常数α及β，对用该归一化常数α及β校正的碳原子K壳层吸收端的X射线吸收光谱进行波形分离，用得到的285eV附近归属于π *跃迁的峰面积，由下述式2求得劣化程度。式IXα = IXβ = I式2 / ] X 100 =劣化程度(% ) 上述劣化率分析方法中，也可以用峰强度代替上述峰面积。上述优选如下:对在500 600eV范围扫描上述高亮度X射线的能量而得到的氧原子K壳层吸收端的X射线吸收光谱进行波形分离，将峰顶能量在532 532.7eV范围的低能量侧的峰计作氧劣化，在532.7 534eV范围的高能量侧的峰计作臭氧劣化，由下述式3计算氧劣化与臭氧劣化的贡献率。式3/ X 100 =氧劣化贡献率)/X 100 =臭氧劣化贡献率(％ )上述劣化贡献率分析方法中，也可以用峰强度代替上述峰面积。上述优选如下:基于劣化后的碳原子K壳层吸收端的X射线吸收光谱，由下述式4求得归一化常数Y，用该归一化常数Y校正氧原子K壳层吸收端的总峰面积，由此求得氧及臭氧在高分子材料上的结合量(指数)。式4XY = IXY =氧及臭氧的结合量 由于本专利技术是一种通过向高分子材料照射高亮度X射线，在改变X射线能量的同时测定X射线吸收量而对高分子的劣化状态进行剖析的，因此可以详细地分析高分子材料的劣化状态特别是表面状态的劣化状态。因此，对高分子材料的劣化，可以测定劣化程度)、氧劣化与臭氧劣化的贡献率、结合在高分子材料上的氧及臭氧的量(劣化指标)。附图说明图1是展示丁二烯橡胶新品、臭氧劣化品及氧劣化品的碳Is轨道处XPS测定结果的图表。图2是展示丁二烯橡胶臭氧劣化品及氧劣化品的氧原子K壳层吸收端XPS测定结果的图表。图3是展示丁二烯橡胶新品、实施了 7小时臭氧劣化后的试料及实施了 I周氧劣化后的试料的碳原子K壳层吸收端NEXAFS测定结果的图表(归一化前)。图4是展示丁二烯橡胶新品、实施了 7小时臭氧劣化后的试料及实施了 I周氧劣化后的试料的碳原子K壳层吸收端NEXAFS测定结果的图表(归一化后)。图5是展示对丁二烯橡胶实施了 7小时臭氧劣化后的试料及实施了 I周氧劣化后的试料的氧原子K壳层吸收端附近NEXAFS测定结果的图表。图6是展示对丁二烯橡胶实施了复合劣化(氧劣化和臭氧劣化)后的试料的氧原子K壳层吸收端附近NEXAFS测定结果的图表。图7是展示实施了 I小时及7小时臭氧劣化后的丁二烯橡胶试料的NEXAFS测定结果的图表(归一化后)。具体实施例方式本专利技术的是一种向高分子材料照射高亮度X射线，在改变X射线能量的同时测定X射线吸收量，由此剖析高分子的劣化状态的方法。作为橡胶等高分子材料的劣化原因，已知的有因紫外线、氧、臭氧、热等而产生的聚合物分子链的劣化、交联结构的劣化等。为了改善耐劣化性，重要的是知晓因为什么原因聚合物分子链、交联结构发生怎样的变化。关于这一点，为了与FT-1R、NMR、拉曼光谱法、XPS等现有方法相比考察更详细的化学状态，上述着眼于使用高亮度X射线，分别对新品及劣化后的高分子材料在改变能量的同时照射高亮度X射线并测定X射线吸收量，比较得到的各光谱，由此就可以剖析劣化后的高分子 材料的劣化状态。具体而言，可以采用:使用高亮度X射线，测定关注的特定元素吸收端附近的X射线吸收光谱(NEXAFS (X射线近边吸收精细结构):Near Edge X-ray Absorption FineStructure)的方法，由于软X射线具有轻元素吸收，因此可以详细剖析软物质(Softmaterial)的化学状态。由于NEXAFS法中用X射线能量进行扫描，因此光源中需要连续X射线发生装置，为了剖析详细的化学状态，需要测定高S/N比及S/B比的X射线吸收光谱。由于从同步加速器放射的X射线至少具有101°光子/S/mrad2/mm2/0.1 % bw以上的亮度且为连续X射线源，因此最适于NEXAFS测定。此外,bw表示从同步加速器放射的X射线的带宽(band width)。上述高亮度X射线的亮度(光子/S/mrad2/mm2/0.1 % bw)优选在101°以上，更优选在IO12以上。对上限没有特别限定，但优选使用无射线损伤程度以下的X射线强度。此外，上述高亮度X射线的光子数(光子/s)优选在IO7以上，更优选在IO9以上。对上限没有特别限定，但优选使用无射线损伤程度以下的X射线强度。使用上述高亮度X射线进行扫描的能量范围优选在4000eV以下，更优选在1500eV以下，进一步优选在IOOOeV以下。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：金子房惠，岸本浩通，
申请(专利权)人：住友橡胶工业株式会社，
类型：
国别省市：