固体2次元NMRによるフッ素系ポリマーの構造解析

概要

フッ素系ポリマーは一般的に耐熱性、耐薬品性、絶縁性等に優れ¹⁾、これらの機能制御には分子構造の制御及び把握が重要となります。しかし、溶液NMRによる分子構造解析は、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）のような溶媒に溶解しないフッ素系ポリマーに対して適用することが困難です。このような材では、試料を溶解させず、固体状態を保持したまま測定が可能な固体NMRが有用です。
本技術資料では、近接した¹⁹F-¹³C相関を得る¹⁹F-¹³C CPWISE^*1測定、近接した¹⁹F同士の相関を得る
¹⁹F-¹⁹F EXSY^*2測定の2つの固体2次元NMRを用いたフッ素系ポリマーの分子構造解析事例を紹介します。

分析方法・分析装置

・分析方法：¹⁹F-¹³C CPWISE^{*1 *1}Cross Polarization Two-dimensional Wide-line Separation
¹⁹F-¹⁹F EXSY^{*2 *2}Exchange Spectroscopy
・分析装置：400MHz NMR

試料

Nafion

結果

Nafionはフッ素系ポリマーの一種で、燃料電池やセンサー等で利用されており、固体NMRによる解析事例が報告されています²⁾。¹⁹F-¹³C CPWISE、¹⁹F-¹⁹F EXSY測定を行い、Nafionの分子構造解析を行いました。

¹⁹F-¹³C CPWISE測定（図1）より、直接結合したフッ素-炭素原子間の相関ピークが観測されました。また、¹⁹F-¹⁹F EXSY（図2）より、近接したフッ素原子間の相関ピークを得ることができました。

まとめ

固体2次元NMR測定を行うことで、フッ素系ポリマーの分子構造解析を行いました。材料を溶解することなく測定することで、固体状態を保持したポリマー材料の分子構造-物性相関解析への応用が期待されます。

参照文献

• 1) 社団法人日本分析化学会, 高分子分析研究懇談会編, 新版 高分子分析ハンドブック, 紀伊国屋書店.
• 2) M. Takasaki, K. Kimura, K. Kawaguchi, A. Abe, G. Katagiri Macromolecules 38, 6031(2005).