質量分析法及び関連技術を用いた機能性ポリマー材料の劣化解析

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平成29年度は、昨年度開発した高分解能マススペクトルのデータ解析法（Kendrick mass defect法）の改良と機能性ポリマー材料の構造解析への応用を行った。この方法は、観測されたポリマーの質量について、分子量を反映する整数部分と元素組成(すなわち化学構造)の違いを反映する小数部に分割し、それぞれを二次元プロットしてポリマーの組成分布を表現する方法である。この計算過程で識別したい化学構造のプロット間距離を大きくなるような高感度な信号分離ができるデータ変換方法(fractional base unit法)を考案し、その理論的な考察を行った。これをさらに発展させて、複雑なマススペクトルから共重合体の組成分布を反映する信号を効率よく抽出するデータ解析法（referenced Kendrick mass defects法）を開発した。こうしたデータ処理技術は分析化学分野のトップジャーナルであるAnalytical Chemistry誌や質量分析の国際専門誌などで論文で発表するとともに、共同研究を行っている企業と共同でソフトウェア開発を進めている。この方法を用いて、企業と共同で非イオン系界面活性剤やポリエステル系多元の組成解析に応用し、原材料の成分分布を二次元プロットで表現した。さらに、加水分解や経年劣化などによって起こるポリマー材料の組成変化を視覚的に表現した。このように本研究で開発した技術は、企業における品質管理法になり得ることから、その実用化に向けた研究を企業と共同で進めている。一方、このデータ解析法は、マトリックス支援レーザー脱離イオン化法によるデータの解析に用いてきたが、国際共同研究によりエレクトロスプレー法やペーパースプレー法などの他のイオン化法で観測されたマススペクトルへの適用範囲の拡大を行った。