はじめに
子供やペット用のスポーツ用品や玩具は、柔軟性のあるプラスチックで作られていることが多い。例えば、感覚的に噛む玩具、アクションフィギュア、ソフトグリップ機能、あらゆる種類のボールなどである。よく使われるポリマーはPVC（ポリ塩化ビニル）で、可塑剤を加えることでより柔らかく、より柔軟にすることができる。これらの化合物はポリマー鎖と共有結合していないため、唾液や汗によって蒸発したり洗い流されたりする。フタル酸エステルのような可塑剤のアウトガスは有害です。場合によっては悪臭として認識されることもある。
フタル酸エステル類は、さまざまな健康被害を引き起こすことが知られている。ホルモンのように作用し、肝臓障害、不妊症、糖尿病、がんなどを引き起こすことがわかっている。そのため、欧州連合（EU）は2007年以降、食品に接触する製品、玩具、ベビー用品、医療用品に含まれるフタル酸エステルの使用を禁止している。
可塑剤の分解挙動と同定
熱分析は、ポリマー中の可塑剤の検出に役立ちます。TGA-FT-IR分析により、製品の可塑剤含有量を分析し、使用されている可塑剤の種類をIdentify 。
以下の使用例では、さまざまなおもちゃのボールの表面層をsmall 切断し、表1の測定条件に従ってPERSEUS® TG 209F1 Libra® で測定した。
ボールNo.1 は、熱分解中にいくつかの質量減少ステップを示している（図 1 参照）。これらの質量分解ステップは、可塑剤またはその他の有機添加剤の蒸発と、200℃～500℃の温度範囲におけるポリマーの熱分解に起因する。無機フィラーの分解は500℃から700℃の間で検出された。DTG曲線（質量損失率）のピークは、質量損失率が最大となる温度を表している。グラムシュミット曲線は、全体的なIR強度を表示し、DTG曲線の鏡像として振る舞い、質量損失ステップの間にも最大強度を示す。これは、進化した化合物とIRビームとの相互作用を証明している。
表1：測定条件
| 試料 | ボールNo.1 | ボールNo.2 |
|---|---|---|
| 試料質量 | 9.08 mg | 10.38 mg |
| 温度プログラム | 室温～850 | |
| 加熱速度 | 10K/分 | |
| ガス雰囲気 | 窒素 | |
| ガス流量 | 40ml/分 | |
完全なIRデータを、温度と波数に依存した3Dプロットで図2に示す。TGA曲線は後方に赤でプロットされ、質量損失とIR強度の増加との相関を示している。この例では、最初の質量損失ステップのみをより正確に調査している。含まれる可塑剤の詳細分析のために、2次元FT-IRスペクトルを抽出し、気相ライブラリーと比較して、Identify 。266℃のスペクトルは、フタル酸ジ-n-オクチル（DOP、青）とフタル酸ビス（2-エチルヘキシル）（DEHP、緑）のライブラリスペクトルと高い類似性が見られた。単一の化合物または異なるフタル酸エステルの混合物が放出されたと推測できる。しかし、この比較から、ボールNo.1には有害なフタル酸エステル類が含まれています。次の質量減少ステップはフタル酸エステルの放出とわずかに重なっているため、266℃のFT-IRによってsmall 、CO2の量も検出された。
もう1つのボールも同じ測定条件で調べた。両方のTGA測定の比較を図4に示す。熱分解挙動に明らかな違いが観察される。しかし、No.2のボールでも、最初の質量減少ステップは200℃から280℃の温度範囲で検出され、DTG曲線でも266℃にピークがありました。含有可塑剤に関する詳細な情報が得られるのはFT-IRだけです。
266℃で抽出された2つのボール試料のFT-IRスペクトルを比較すると、全く異なる振動パターンを示している（図5参照）。ボールNo.2（青）の266℃のスペクトルを気相ライブラリーと比較すると、クエン酸トリブチル（緑）のスペクトルと明確に一致する。ボールNo.2では、有毒なフタル酸系可塑剤の代わりに、可塑剤としても機能する無毒なクエン酸エステルが使用された。
概要
ポリマーのガス放出と分解過程は、熱分析によって調べることができる。熱重量測定は、300℃以下ですでにガスが放出されることを示している。FT-IRのような発生ガス分析だけが、放出されたガスをIdentify 。この例では、Identify 、使用されている可塑剤が異なるため、有毒添加剤と無毒添加剤を区別することが可能であった。PERSEUS® TG 209F1 Libra® は、この課題を解決するのに最適です。