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ポリオールの水酸基価の分析には、p-トルエンスルホニルイソシアネート(TSI)やテトラブチルアンモニウムヒドロキシドなどの有害・腐食性の化学薬品を使用します。(ASTM D4274-16)
本アプリケーションノートでは、可視および近赤外(Vis-NIR)領域を測定するXDS RapidLiquid アナライザを用いることで、有害な化学薬品を使用せずにポリオール中の水酸基価を決定できる迅速分析手法となることを解説します。試料調製や化学薬品が不要なため、Vis-NIR分光法ではポリオールの分析を数十秒で行うことができます。

Figure1. XDS RapidLiquidアナライザとポリオールサンプル

全波長範囲(400~2500nm)にわたり、XDSRapidLiquidアナライザを用いて透過モードでポリオールを測定しました。XDS RapidLiquidアナライザの試料室温度を30度に設定して、再現性の高いスペクトルを取得しました。サンプル容器には洗浄の不要な光路長4mmの使い捨てバイアルを使用しました。
メトローム社のVision Air Completeソフトウェアですべてのスペクトル測定および検量線モデルの開発を行いました。

表1。 ハードウェアおよびソフトウェア機器の概要
装置 メトローム番号
XDSRapidLiquidアナライザー 2.921.1410
使い捨てガラスバイアル、4 mm 直径、トランスミッション 6.7402.010
Vision Air2.0コンプリート 6.6072.208

得られたVis-NIRスペクトル(Fig.2)を用いてポリオールの水酸基価の検量線モデルを作成しました。
一般的に検量線モデルはVis-NIRの予測値とラボ値の関係を示す相関(Fig.3)によって評価します。それぞれの統計値 (Figure of Merit)はルーチン分析における予測精度を表示します。

Figure 2. ポリオールのVis-NIRスペクトル(スペクトルオフセット適用済み)
Figure 3. XDSRapidLiquidアナライザーを使用してポリオールのヒドロキシル価を予測するための相関図。ヒドロキシル価ラボ値は、滴定を使用して評価されました。
表2。 XDSRapidLiquidアナライザーを使用してポリオールのヒドロキシル価を予測するメリットの図。
性能指数
R2 0.998
校正の標準誤差 1.28 mg KOH / g
交差検定の標準誤差 1.42 mg KOH / g

本アプリケーションノートではポリオール中の水酸基価の分析に対するNIR分光法の実現可能性を実証しました。従来のラボ分析法と比較して、NIR分光法を用いることでランニングコストが低下します(Fig.4)。さらに、危険な化学薬品を必要としないのも特徴です。

表3。 滴定およびNIR分光法によるヒドロキシル価の決定のためのランニングコストの比較。
  ラボ方式 NIR法
分析数(1日あたり) 10 10
オペレーターのコスト(1時間あたり) $25 $25
消耗品と化学薬品のコストOH番号 $6 $1
分析ごとに費やされた時間 5分 1分
総ランニングコスト(年間) $18188 $2063
Figure 4. 滴定およびNIR分光法によるヒドロキシル価の決定のための3年間の累積コストの比較。
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