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K 7252-5

:2016 (ISO 16014-5:2012)

(1)

目  次

ページ

序文  

1

1

  適用範囲 

1

2

  引用規格 

1

3

  用語及び定義  

2

4

  記号  

2

5

  原理  

3

5.1

  SEC  

3

5.2

  SEC-LS  

3

6

  試薬  

3

6.1

  溶離液  

3

6.2

  カラム性能評価のための試薬  

3

6.3

  校正用の標準物質  

3

6.4

  流量指標用試薬  

3

6.5

  添加剤  

3

7

  装置  

4

7.1

  一般  

4

7.2

  溶離液槽  

4

7.3

  ポンプ  

4

7.4

  試料導入装置  

4

7.5

  カラム  

4

7.6

  検出器  

4

7.7

  配管  

5

7.8

  温度制御  

5

7.9

  記録計及びプリンタ  

5

7.10

  データ処理システム  

5

7.11

  その他の構成要素  

5

8

  操作  

5

8.1

  校正用溶液の調製  

5

8.2

  ポイント測定用溶液の調製  

5

8.3

  被検物質溶液の調製  

5

8.4

  カラム性能評価用溶液の調製  

5

8.5

  装置の設定  

5

8.6

  測定条件  

5

8.7

  測定回数  

6

9

  校正  

6


K 7252-5

:2016 (ISO 16014-5:2012)  目次

(2)

ページ

9.1

  濃度検出器及び光散乱検出器の校正  

6

9.2

  遅延体積の測定  

7

9.3

  検出感度の規格化  

7

9.4

  屈折率増分の測定  

7

10

  データ収集及び解析  

7

10.1

  データ収集  

7

10.2

  データの検定及びクロマトグラムの補正  

7

10.3

  データ解析  

7

11

  結果の表示  

8

11.1

  校正曲線  

8

11.2

  平均分子量の計算  

11

11.3

  微分分子量分布曲線  

11

11.4

  積分分子量分布曲線  

11

12

  精度  

11

13

  試験報告書  

12

13.1

  一般  

12

13.2

  装置及び測定条件  

12

13.3

  装置の校正  

12

13.4

  校正曲線  

12

13.5

  結果  

12

附属書 A(参考)共同実験  

13

附属書 B(参考)光散乱についての情報  

14

附属書 C(参考)低分子量領域の校正曲線  

18


K 7252-5

:2016 (ISO 16014-5:2012)

(3)

まえがき

この規格は,工業標準化法第 12 条第 1 項の規定に基づき,日本プラスチック工業連盟(JPIF)及び一般

財団法人日本規格協会(JSA)から,工業標準原案を具して日本工業規格を制定すべきとの申出があり,

日本工業標準調査会の審議を経て,経済産業大臣が制定した日本工業規格である。

この規格は,著作権法で保護対象となっている著作物である。

この規格の一部が,特許権,出願公開後の特許出願又は実用新案権に抵触する可能性があることに注意

を喚起する。経済産業大臣及び日本工業標準調査会は,このような特許権,出願公開後の特許出願及び実

用新案権に関わる確認について,責任はもたない。

JIS K 7252

の規格群には,次に示す部編成がある。

JIS K 7252-1

第 1 部:通則

JIS K 7252-2

第 2 部:ユニバーサルキャリブレーション法

JIS K 7252-3

第 3 部:常温付近での方法

JIS K 7252-4

第 4 部:高温での方法

JIS K 7252-5

第 5 部:光散乱検出による方法


日本工業規格

JIS

 K

7252-5

:2016

(ISO 16014-5

:2012

)

プラスチック−

サイズ排除クロマトグラフィーによる

高分子の平均分子量及び分子量分布の求め方−

第 5 部:光散乱検出による方法

Plastics-Determination of average molecular mass and molecular mass

distribution of polymers using size-exclusion chromatography-

Part 5: Method using light-scattering detection

序文 

この規格は,2012 年に第 1 版として発行された ISO 16014-5 を基に,技術的内容及び構成を変更するこ

となく作成した日本工業規格である。

なお,この規格で点線の下線を施してある参考事項は,対応国際規格にはない事項である。

適用範囲 

この規格は,SEC-LS を用いた高分子の平均分子量及び分子量分布を測定する一般的な求め方について

規定する。ここで SEC-LS は,光散乱検出器付きサイズ排除クロマトグラフィーである。平均分子量及び

分子量分布は,溶出時間から連続的に求められる分子量と質量濃度とから計算して求める。各溶出時間で

の分子量は,光散乱検出器と濃度検出器とを組み合わせて絶対的な分子量として決定する。したがって,

SEC-LS は,絶対法に分類される。

この手法の適用性については,JIS K 7252-1 の A.1[試験方法の適用範囲(箇条 1 参照)

]を参照する。

注記  この規格の対応国際規格及びその対応の程度を表す記号を,次に示す。

ISO 16014-5:2012

,Plastics−Determination of average molecular mass and molecular mass distribution

of polymers using size-exclusion chromatography−Part 5: Method using light-scattering detection

(IDT)

なお,対応の程度を表す記号“IDT”は,ISO/IEC Guide 21-1 に基づき,

“一致している”こ

とを示す。

引用規格 

次に掲げる規格は,この規格に引用されることによって,この規格の規定の一部を構成する。これらの

引用規格は,その最新版(追補を含む。

)を適用する。

JIS K 7252-1

  プラスチック−サイズ排除クロマトグラフィーによる高分子の平均分子量及び分子量

分布の求め方−第 1 部:通則


2

K 7252-5

:2016 (ISO 16014-5:2012)

注記  対応国際規格:ISO 16014-1,Plastics−Determination of average molecular mass and molecular

mass distribution of polymers using size-exclusion chromatography−Part 1: General principles

(IDT)

JIS K 7252-2

  プラスチック−サイズ排除クロマトグラフィーによる高分子の平均分子量及び分子量

分布の求め方−第 2 部:ユニバーサルキャリブレーション法

注記  対応国際規格:ISO 16014-2,Plastics−Determination of average molecular mass and molecular

mass distribution of polymers using size-exclusion chromatography−Part 2: Universal calibration 
method(IDT)

JIS K 7252-3

  プラスチック−サイズ排除クロマトグラフィーによる高分子の平均分子量及び分子量

分布の求め方−第 3 部:常温付近での方法

注記  対応国際規格:ISO 16014-3,Plastics−Determination of average molecular mass and molecular

mass distribution of polymers using size-exclusion chromatography−Part 3: Low-temperature 
method(IDT)

JIS K 7252-4

  プラスチック−サイズ排除クロマトグラフィーによる高分子の平均分子量及び分子量

分布の求め方−第 4 部:高温での方法

注記  対応国際規格:ISO 16014-4,Plastics−Determination of average molecular mass and molecular

mass distribution of polymers using size-exclusion chromatography−Part 4: High-temperature

method(IDT)

用語及び定義 

この規格で用いる主な用語及び定義は,JIS K 7252-1 によるほか,次による。

3.1

屈折率増分,dn/dc(refractive index increment)

高分子溶液の質量濃度に対する屈折率の変化率。

注記 1  文献によっては“比屈折率増分”という呼称もある。

注記 2  dn/dは,光散乱では濃度ゼロにおける極限値が使われる。

3.2

L

ポイント(L-point)

校正曲線作成に当たって多項式回帰の妥当性確認のために使われる低分子量化合物の測定点で,分子量

及び溶出時間のグラフ上にある点。

注記  附属書 に示すように,低分子量領域では光散乱強度は非常に弱く分子量を算出することはで

きない。したがって,L ポイントを測定することは,全分子量領域にわたって校正曲線が妥当

であるかどうかの確認,又は L ポイントを含む校正曲線の作成に必要である。L ポイントは,

対象ポリマーのオリゴマー,又はオリゴマーと同様の化学構造をもつ有機化合物によって求め

られる。

記号 

R

g

溶液中の高分子の回転半径(nm)

A

2

溶液中の高分子の第二ビリアル係数(cm

3

⋅mol⋅g

2

dn/dc  屈折率増分(cm⋅g

1


3

K 7252-5

:2016 (ISO 16014-5:2012)

c

溶液中の高分子の質量濃度(g⋅cm

3

H

i

番目の溶出時間における濃度検出器からの過剰シグナル強度

I

LS,i

番目の溶出時間における過剰光散乱強度

V

int

データ取得時間間隔中の溶出体積(cm

3

原理 

5.1 SEC 

サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)については,JIS K 7252-1 の箇条 4(原理)による。

5.2 SEC-LS 

SEC-LS 測定では,SEC カラムから溶出された高分子に単色の可視光線を照射する。分子から散乱され

た光は,受光素子によって連続的に検出される。溶出液は,希薄高分子溶液であるため,光散乱強度は高

分子の分子量及び質量濃度の積にほぼ比例している。したがって,光散乱強度を質量濃度で除すれば,特

定の溶出時間での分子量が得られる。各溶出時間での分子量及び溶出濃度又は質量分率は,高分子の分子

量分布及び平均分子量の計算に使用する。

試薬 

6.1 

溶離液  溶離液についての一般的な必要条件は,JIS K 7252-1 の 5.1(溶離液)による。60  ℃未満

の温度又は 60  ℃以上の温度で SEC に使用できる溶離液の例は,JIS K 7252-3 

附属書 B(溶離液,試薬

及び標準物質の例)及び JIS K 7252-4 

附属書 B(溶離液,分子量標準物質及び添加剤の例)を参照する。 

6.2 

カラム性能評価のための試薬  カラムの性能評価に使われる低分子量化合物の例は,60  ℃より低い

温度では JIS K 7252-3 の 5.2(カラム性能評価のための試薬)を,60  ℃以上の温度では JIS K 7252-4 の 5.2

(カラム性能評価のための試薬)による。 

6.3 

校正用の標準物質  トルエン及びベンゼンのレイリー比はよく知られているため,光散乱検出器の

装置定数の決定にはこれらの溶媒を用いることが望ましい(B.2 参照)

 

屈折率検出器の装置定数を求めるには,塩化カリウム又は塩化ナトリウムの水溶液を使用する。また,

これらの水溶液の屈折率増分の濃度依存性は,装置定数の計算に使用する。

光散乱検出器と濃度検出器との間の遅延体積を求めるために,

低分子量で単分散のポリマーを使用する。

このポリマーは,多角度光散乱検出器の検出器の角度依存性を校正するためにも使用する。検出器の感度

を校正するために使用するポリマーの回転半径 R

g

は,10 nm より小さくなければならない。また,5 nm よ

り小さい回転半径が望ましい。R

g

の値がよく知られている他の化合物を使用してもよい。

分子量校正では,分子量が 20 000∼50 000 の高分子標準物質を用いる。

もともと高分子試料中に存在する低分子量化合物又はオリゴマーも,L ポイントを求めるために使用し

てもよい。

6.4 

流量指標用試薬 

JIS K 7252-1

の 5.4[流量指標用試薬(内部標準物質)

]による。

流量指標用試薬として使われる化合物の例は,60  ℃より低い温度での測定では JIS K 7252-3 の 5.4[流

量指標用試薬(内部標準物質)

]に,60  ℃以上の温度での測定では JIS K 7252-4 の 5.4[流量指標用試薬

(内部標準物質)

]による。

6.5 

添加剤 

JIS K 7252-1

の 5.5(添加剤)による。


4

K 7252-5

:2016 (ISO 16014-5:2012)

60  ℃より低い温度での測定では JIS K 7252-3 の 5.5(添加剤)に,60  ℃以上の温度での測定では JIS K 

7252-4

の 5.5(添加剤)による。

装置 

7.1 

一般  SEC-LS システムの典型的な構成を,図 に示す。これは,JIS K 7252-1 の図 1(SEC 装置の

流路図の例)に酷似しているが,主な違いは,光散乱検出器が濃度検出器に直列に接続されている点であ

る。光散乱検出器と濃度検出器とは,並列に接続してもよい。この方法に必要な仕様を満たす機器であれ

ば使用可能である。 

要求仕様に合う機器であれば,市販の SEC-LS システムだけでなく,実験室で組み上げられた SEC-LS

システムもこの方法で使用できる。

1

溶離液槽

2

ポンプ

3

インラインフィルタ

4

試料導入装置

5

カラム

6

光散乱検出器

7

濃度検出器

8

表示部

 9  データ処理システム 
10  プリンタ 
11  廃液へ

図 1−典型的な SEC-LS システムの概念図 

7.2 

溶離液槽  JIS K 7252-1 の 6.2(溶離液槽)及び JIS K 7252-3 の 6.2(溶離液槽)による。 

7.3 

ポンプ  JIS K 7252-1 の 6.3(ポンプ)及び JIS K 7252-3 の 6.3(ポンプ)による。 

7.4 

試料導入装置  JIS K 7252-1 の 6.4(試料導入装置)及び JIS K 7252-3 の 6.4(試料導入装置)によ

る。 

7.5 

カラム 

7.5.1

一般  JIS K 7252-1 の 6.5.1(一般),JIS K 7252-3 の 6.5(カラム)及び JIS K 7252-4 の 6.5(カラ

ム)による。

7.5.2

理論段数の計算  JIS K 7252-1 の 6.5.2(理論段数の計算)による。

7.5.3

分離度の測定  JIS K 7252-1 の 6.5.3(分離度の測定)による。

7.5.4

シンメトリー係数の測定  JIS K 7252-1 の 6.5.4(シンメトリー係数の測定)による。

7.6 

検出器 

7.6.1

濃度検出器  JIS K 7252-1 の 6.6(検出器)による。

7.6.2

光散乱検出器  この検出器は,カラムからの溶出物によって散乱する光の強度を連続的に検出す

る。市販の光散乱検出器には,低角にだけ調整された検出器と二つ以上の角度に調整された検出器とがあ

る。


5

K 7252-5

:2016 (ISO 16014-5:2012)

クロマトグラムのピークが広くなるのを避けるため,フローセル容量は可能な限り小さいものが望まし

い。

7.7 

配管  JIS K 7252-1 の 6.7(配管)による。 

7.8 

温度制御  JIS K 7252-1 の 6.8(温度制御)による。 

7.9 

記録計及びプリンタ  JIS K 7252-1 の 6.9(記録計及びプリンタ)による。 

7.10 

データ処理システム  JIS K 7252-1 の 6.10(データ処理システム)による。 

7.11 

その他の構成要素  JIS K 7252-1 の 6.11(その他の構成要素)による。 

光散乱検出器でスパイクノイズを発生させる微細な粒子を取り除くため,インラインフィルタは必須で

ある。

操作 

8.1 

校正用溶液の調製 

二つの検出器の間の遅延体積を測定するための単分散ポリマー溶液を,調製する。溶液濃度は,光散乱

検出器及び濃度検出器の両方に対し,データ処理できる十分なシグナル強度となるように調製する。典型

的なポリマー濃度は,低分子量ポリマーで,5 mg/mL∼10 mg/mL である。

光散乱検出器の感度調整にもこれらのポリマー溶液を用いる。

8.2 L

ポイント測定用溶液の調製 

必要に応じ,適切なオリゴマー又は他の低分子量化合物を適切な溶媒に溶解することによって,L ポイ

ント測定用溶液を調製する。一般には,この溶液の濃度は,1 mg/mL∼5 mg/mL である。

8.3 

被検物質溶液の調製 

60  ℃より低い温度の測定については,JIS K 7252-3 の 7.2(試料溶液の調製)による。60  ℃以上の測定

では JIS K 7252-4 の 7.2(試料溶液の調製)による。

8.4 

カラム性能評価用溶液の調製 

JIS K 7252-3

の 7.3(カラム性能評価用溶液の調製)による。

8.5 

装置の設定 

JIS K 7252-3

の 7.4(装置の設定)による。

8.6 

測定条件 

8.6.1 

流量 

JIS K 7252-3

の 7.5.1(流量)による。

8.6.2 

注入量及び注入体積 

JIS K 7252-3

の 7.5.2(注入量及び注入体積)による。

8.6.3 

カラム温度 

JIS K 7252-3

の 7.5.3(カラム温度)による。

8.6.4 

検出感度 

シグナル強度は,注入した試料量及び示差屈折率検出器に対しては屈折率増分 dn/dに依存し,紫外検

出器に対しては単位質量濃度当たりの吸光度に依存する。光散乱検出器では,試料の質量平均分子量に依

存する。検出器感度は,正確なデータ処理をするため,試料の強いピークシグナルを得るように設定する

ことが望ましい。

検出感度を同一条件に設定して,溶質濃度とピーク高さとの関係を直線に保つ。屈折率検出器に対して

は,フルスケールで 1×10

5

∼9×10

4

 RI 単位程度,紫外検出器に対してはフルスケールで 0.1∼0.9 吸光


6

K 7252-5

:2016 (ISO 16014-5:2012)

度単位程度であることが望ましい。

注記  光散乱検出器の場合,散乱光の検出素子を含む光学系は各市販装置特有であり,検出感度を一

義的に設定することはできない。

8.7 

測定回数 

JIS K 7252-3

の 7.6(測定回数)による。

校正 

9.1 

濃度検出器及び光散乱検出器の校正 

9.1.1 

一般 

SEC-LS は絶対法であるため,各溶出時間で正しいレイリー比と質量濃度とが得られるように,光散乱

検出器及び濃度検出器を校正する。濃度検出器として示差屈折率検出器を用いる場合には,示差屈折率検

出器及び光散乱検出器の装置定数は 9.1.29.1.3 及び 9.1.4 に規定する三つの校正方法のうちのいずれかで

測定する。紫外検出器又は赤外検出器を濃度検出器として用いる場合には,濃度検出器及び光散乱検出器

の装置定数は,9.1.3 又は 9.1.4 に規定する方法で測定する。校正定数の相対的不確かさは,各溶出時間で

の分子量又は平均分子量に直接比例する。

9.1.2 

校正法 

この方法では,示差屈折率検出器の装置定数 k

RI

を,dn/d及び質量濃度 が既知の塩化ナトリウム水溶

液のような標準液を用いて,検出器の出力 I

RI

を測定することで求める。装置定数は,式(1)で算出できる。

(

)

RI

RI

d

d

I

c

c

n

k

×

=

  (1)

光散乱検出器の装置定数は,校正試料の検出器出力と校正試料のレイリー比とから求める。校正試料に

は,レイリー比がよく知られ,かつ,強い光散乱シグナルを発する,ろ過した精製トルエンを用いること

が望ましい。

k

RI

定数を測定すれば,溶出時間

i

での質量濃度

c

i

は,式

(2)

で算出できる。

(

)

i

i

H

c

n

k

c

d

d

RI

=

  (2)

ここに,

H

i

示差屈折率検出器のシグナル強度

9.1.3 

校正法 

この方法では,ポリスチレンのテトラヒドロフラン溶液のような

dn/dc

が既知のポリマー試料の総注入

質量

m

Tot

SEC

クロマトグラムとから濃度検出器の装置定数を,次の式

(3)

によって求める。

(

)

=

i

i

H

c

n

V

m

k

1

d

d

int

Tot

RI

  (3)

ここに,

H

i

濃度検出器からのシグナル強度

V

int

データ取得時間間隔中の溶出体積(

cm

3

校正及びそれに続く被検物質測定の間,流速が一定になるように注意する。この方法では,注入された

ポリマーのカラムからの完全溶出が前提となる。

光散乱検出器の装置定数は 9.1.2(校正法

A

)に規定する方法によって測定する。

9.1.4 

校正法 

この方法では,

SEC

及び

SEC-LS

クロマトグラムを,

M

w

及び

dn/dc

が既知の分子量標準物質溶液で測定


7

K 7252-5

:2016 (ISO 16014-5:2012)

する。組み合わせた装置定数

k

c

は,次の式

(4)

によって計算する。

=

i

i

i

i

I

H

M

c

n

k

LS,

w

c

d

d

   (4)

ここで,I

LS,i

は光散乱検出器で観測された光散乱のシグナル強度である。

溶出時間 での質量平均分子量 M

i

は,式(5)から直接算出できる。

(

)

i

i

i

H

I

c

n

k

M

LS,

c

d

d

=

  (5)

2

角度光散乱検出器の場合には,濃度検出器の装置定数

k

conc

は,式

(6)

から算出できる。

なお,組み合わせた校正定数

k

c

は,式

(4)

によって求められる。

(

)

I

int

p

d

d

cV

c

n

V

A

k

conc

=

  (6)

ここに,

A

p

全ピーク面積

c: 注入した試料溶液の質量濃度

V

I

注入容量

V

int

データ取得時間間隔中の溶出体積(cm

3

9.2 

遅延体積の測定 

検出器間の遅延体積は,LS クロマトグラムのピークの頂点と濃度クロマトグラムの頂点との差から求め

る。遅延体積を構成する配管容量が変化した場合は,遅延体積を再測定する。

9.3 

検出感度の規格化 

多角光散乱検出器の場合,同じ値のレイリー比がそれぞれの光散乱強度で得られるように,異なる角度

での検出感度を,各角度での出力シグナルから測定する。検出感度は,6.3 に規定する校正用の標準物質

溶液を注入し,各検出器からの出力シグナルを記録することによって得られる。各検出器からの出力シグ

ナルは,標準検出器に合わせて規格化する。この場合,90 度に設定された検出器が標準とされることが多

い。

9.4 

屈折率増分の測定 

光散乱と示差屈折率検出器とを用いる SEC-LS 測定では,屈折率増分 dn/dが被検物質の絶対分子量測

定に必要になる。dn/dの値は,実測を行うか又は文献から得られる(B.3 参照)

示差屈折率検出器の種類,使用する波長,溶媒の種類,溶質温度,dn/dを算出する手法などの実験条件

を報告する。dn/dが既知の標準試料を用いてポリマー試料の dn/d値の測定を行った場合,被検物質の分

子量算出に用いた方法を報告する。

10 

データ収集及び解析 

10.1 

データ収集 

JIS K 7252-1

の 8.1(データ収集)による。

10.2 

データの検定及びクロマトグラムの補正 

JIS K 7252-1

の 8.2(データの検定及びクロマトグラムの補正)による。

10.3 

データ解析 

10.3.1 

ベースラインの決定 

濃度クロマトグラムについては,JIS K 7252-1 の 8.3.1(ベースラインの決定)による。LS クロマトグラ


8

K 7252-5

:2016 (ISO 16014-5:2012)

ムのベースラインは,ピーク開始直前から終了直後まで直線であると仮定する。

注記  通常,LS クロマトグラムは,ベースラインを引く前に,スパイクノイズを除外して改良される。

10.3.2 

計算範囲の決定 

濃度クロマトグラムについては,JIS K 7252-1 の 8.3.2(計算範囲の決定)による。LS クロマトグラムの

計算範囲は,10.3.1 で規定するものと同じにする。

10.3.3 

シグナル強度の計算 

ベースライン及び計算範囲(10.3.1 及び 10.3.2 参照)の決定に続き,ポリマー試料の溶出時間 におけ

るシグナル強度 I

LS,i

を LS クロマトグラムから計算し,かつ,シグナル強度 H

i

を濃度クロマトグラムから

計算する。

10.3.4 

分子量の計算 

H

i

I

LS,i

,試料濃度,注入体積,流量,装置定数,屈折率増分 dn/dc,溶離液の屈折率などを用いて溶出

時間における分子量 M

i

を計算する。

校正法 A 又は校正法 B を用いる場合は(9.1.2 及び 9.1.3 参照)

M

i

は次の式(7)から計算してもよい。

Kc

R

M

i

/

θ

Δ

=

  (7)

ここに,  ΔR

θ

I

LS,i

及び光散乱検出器の装置定数から計算される過剰レイリ

ー比(

附属書 参照)

は,次の式(8)で定義される光学定数である。

(

)

A

4

0

2

2

2

d

d

4

N

c

n

n

K

λ

π

=

  (8)

ここに,

n

溶離液の屈折率

λ

0

真空中の入射光の波長

N

A

アボガドロ定数

高温測定の場合,全ての値(例えば,試料濃度,注入体積,流量,装置定数,屈折率増分

dn/dc

及び溶

離液の屈折率)は,溶離液の密度又は体積の変化のため,実測温度で補正又は決定しなければならない。

10.3.5 

第二ビリアル係数 A

2

各溶出時間における試料ポリマーの分子量の決定に,第二ビリアル係数

A

2

を考慮することが望ましい

B.1 参照)

。しかし,多くの場合,

A

2

の項は無視できるほど小さいため,

A

2

を用いた計算は必要ではない。

A

2

を分子量の計算に用いた場合は,

A

2

値を報告しなければならない。

11 

結果の表示 

11.1 

校正曲線 

11.1.1 

一般 

方法

A

又は方法

B

のいずれかを選択し,平均分子量又は分子量分布を算出するための校正曲線,又は分

子量と溶出時間との関係を作る。

方法

A

は簡便な校正方法で,

方法

B

はより詳細で精度の高い方法である。

附属書 に校正曲線の例を示す。

11.1.2 

方法 

溶出時間

i

での分子量

M

i

を,濃度クロマトグラム及び

LS

クロマトグラムから算出する。必要ならば,

JIS K 7252-1

の 9.1(校正曲線)に規定する近似法によって溶出時間の関数として分子量を表す校正曲線を

作る。JIS K 7252-1 の 9.2(平均分子量の計算)に規定されているように,校正曲線及び濃度クロマトグラ

ムとを用いて数平均分子量

M

n

及び質量平均分子量

M

w

を算出する。多分散度

M

w

/M

n

1.2

以下の場合は,

M

w

だけを質量平均分子量として記録する。

M

w

/M

n

1.2

より大きい場合には,平均分子量及び分子量分布


9

K 7252-5

:2016 (ISO 16014-5:2012)

を計算し,記録する。試験報告書には使用した校正曲線,濃度クロマトグラム及び

LS

クロマトグラムを

記載する。

11.1.3 

方法 

溶出時間

i

での分子量

M

i

を濃度クロマトグラム及び光散乱クロマトグラムから算出する。最小二乗法を

用いて溶出時間の関数として分子量を表した校正曲線を作成する。

多分散度

M

w

/M

n

1.2

以下の場合には,

質量平均分子量として

M

w

だけを記録する。

M

w

/M

n

1.2

より大きい場合,

L

ポイントが校正曲線の適用範囲かどうかを確認する。

L

ポイントが校正

曲線範囲内であれば,平均分子量,分子量分布,及び校正曲線からの

L

ポイントのかい(乖)離幅を算出

し,記録する。試験報告書には使用した校正曲線,濃度クロマトグラム及び

LS

クロマトグラムを記載す

る。

注記 1

  L

ポイントは,対象ポリマーのオリゴマー又はオリゴマーと同様の化学構造をもつ有機化合

物によって求められる。

L

ポイントが校正曲線の適用範囲にない場合,JIS K 7252-2 に規定されている分子量標準物質を用いて

ユニバーサルキャリブレーション法に基づく校正曲線を作成する。

L

ポイントがユニバーサルキャリブレ

ーション法に基づく校正曲線の範囲内であれば,平均分子量,分子量分布,及び校正曲線と

L

ポイントと

のかい(乖)離幅を計算し,記録する。試験報告書には,校正曲線,濃度クロマトグラム及び

LS

クロマ

トグラムを記載する。

L

ポイントがユニバーサルキャリブレーション法に基づく校正曲線の範囲にない場合,

L

ポイントを含

む別の校正曲線を作成する。この校正曲線を用いて平均分子量,分子量分布,及び校正曲線と

L

ポイント

とのかい(乖)離幅を算出し,記録する。試験報告書には使用した校正曲線,濃度クロマトグラム及び

LS

クロマトグラムを含める。

注記 2

同じ溶出位置の試料ポリマーと分子量標準物質の分子量とが分かっているため,この場合,

ユニバーサルキャリブレーション法に基づく校正曲線は,マーク・ホーウィンク・桜田

Mark-Houwink-Sakurada

)式を用いずに作成できる。

これら

2

種類の方法については,

図 及び図 に,それぞれ操作フローを図示する。


10

K 7252-5

:2016 (ISO 16014-5:2012)

図 2−方法 の操作フロー図 

多分散度が 1.2 を

超えるか?

SEC-LS 結果

分子量対溶出時間又は校正曲線

の計算

多分散度(M

w

/M

n

)の計算

M

w

だけ算出し報告

算出

1.  平均分子量 
2.  分子量分布 
3.  校正曲線

報告

いいえ

はい


11

K 7252-5

:2016 (ISO 16014-5:2012)

図 3−方法 の操作フロー図 

11.2 

平均分子量の計算 

JIS K 7252-1

の 9.2(平均分子量の計算)による。

11.3 

微分分子量分布曲線 

JIS K 7252-1

の 9.3(微分分子量分布曲線)による。

11.4 

積分分子量分布曲線 

JIS K 7252-1

の 9.4(積分分子量分布曲線)による。

12 

精度 

この規格の精度は,ポリスチレン試料を用いた共同実験によって決定した。共同実験の詳細は,

附属書

A

に示す。

SEC-LS 結果

分子量対溶出時間又は校正曲線の

計算

1.  校正曲線の作成 
2. L ポイントの決定

算出:

1.  平均分子量 
2.  分子量分布 
3.  校正曲線 
4. L ポイントのかい(乖)離幅

報告

分子量標準

ユニバーサルキャリブレーション

法に基づく校正曲線

L ポイントを含む

校正曲線

多分散度が 1.2 を

超えるか?

M

w

だけ算出し,報告

いいえ

はい

いいえ

はい

L ポイントが校正曲線

の範囲内であるか?

いいえ

はい

L ポイントが校正曲線

の範囲内であるか?


12

K 7252-5

:2016 (ISO 16014-5:2012)

13 

試験報告書 

13.1 

一般 

JIS K 7252-1

の 11.1(一般)による。

13.2 

装置及び測定条件 

次の事項を記載する。

a)

 SEC-LS

装置の種類,形式及び製造業者名

b)

充塡カラムの形式,粒子径及び製造業者名

c)

カラム温度

d)

使用したカラムの組合せの理論段数,分離度及びシンメトリー係数,並びにこれらを測定したときの

低分子量標準物質及び分子量分布が狭い分子量標準物質

e)

使用した溶離液,溶離液に加えた添加剤の詳細及び流量

f)

濃度検出器の種類,形式及び製造業者名,示差屈折率検出器を用いた場合は光源の波長

g)

濃度検出器のセルの温度

h)

光散乱検出器の種類,形式及び製造業者名

i)

入射光の波長

j)

計算するときに用いた散乱角度

k)

光散乱検出器のセルの温度

l)

注入した高分子試料溶液の濃度及び体積

m)

データ処理システムの種類,形式及び製造業者名

n)

使用したソフトウェアの版数

13.3 

装置の校正 

次の事項を記載する。

a)

用いた校正方法,例えば校正法

A

,校正法

B

及び校正法

C

b)

遅延体積

c)

校正用溶液の濃度及び注入体積

d)

用いた校正用標準物質の特性,例えば平均分子量

e)

光散乱検出器の校正に用いた溶媒のレイリー比

f)

用いた場合は,第二ビリアル係数

A

2

の値

g)

  dn/dc

の値及びその出典

h)

光散乱検出器の規格化に用いた回転半径

R

g

13.4 

校正曲線 

次の事項を記載する。

a)

測定点を曲線に近似するために用いた近似式を含めた方法の詳細

b)

校正曲線のグラフ

13.5 

結果 

次の事項を記載する。

a)

クロマトグラムの特性点(

t

a

t

b

t

c

t

d

及び

t

1 000

が適用できる。

b)

平均分子量

M

n

M

w

M

z

,多分散度

M

w

/M

n

及び計算範囲(10.3.2 参照)

c)

濃度クロマトグラム及び

LS

クロマトグラム,並びに微分分子量分布及び積分分子量分布の表又はグ

ラフ


13

K 7252-5

:2016 (ISO 16014-5:2012)

附属書 A

(参考) 
共同実験

A.1 

一般 

この規格の精度は,ISO 5725-1

 [27]

及び ISO 5725-2

 [28]

に従って,

2004

年に行った共同実験によって決

定した。

A.2 

試験条件 

多分散ポリスチレン

PS-1

,単分散ポリスチレン

PS-2

及び

1

種類の校正用の単分散ポリスチレンを含む

試験試料を参加機関に配布した。測定結果は統計的に解析した。共同実験の詳細を次に示す。

高分子試料

ポリスチレン

PS-1

(多分散)

ポリスチレン

PS-2

(単分散)

カラムサイズ

内径

7.8 mm

又は

8.0 mm

×

30 cm

(通常の場合,直線的な校正曲線をもつカラ

2

本)

カラム充塡剤

ポリスチレンゲル

溶離液

テトラヒドロフラン

流量

 1

mL/min

カラム温度

 40

試料量

通常の場合,

1 mg/mL

×

0.1 mL

参加機関数

 20

用いた

LS

検出器の種類

多角度(

15

機関)

2

角度(

2

機関)

低角度(

3

機関)

A.3 

共同実験の結果 

併行精度及び再現精度の結果を,

表 A.1 に示す。

表 A.1SEC-LS の共同実験の結果 

高分子試料

数平均分子量 M

n

及び質量

平均分子量 M

w

の平均値

a)

併行精度,s

r

a)

%

再現精度,s

R

a)

%

PS-1

M

n

=179 000 (0/20)

b)

 2.9

13.2

M

w

=455 000 (0/20)

0.8

4.6

PS-2

M

n

=420 000 (1/20)

0.6

5.7

M

w

=427 000 (1/20)

0.5

4.6

a)

  異常値は Grubbs 及び Cochran の方法によって除いた[26],[28]。

b)

  括弧内の数字は(異常値)/(全測定機関数)を示す[28]。


14

K 7252-5

:2016 (ISO 16014-5:2012)

附属書 B

(参考)

光散乱についての情報

B.1 

光散乱の原理

[1]

単色可視光線が高分子溶液中を進むとき,

光は溶液中の溶媒分子及び高分子によって全方向に散乱する。

多くの高分子溶液で,光散乱はレイリー散乱と呼ばれる。溶液中での光散乱強度は,光源強度

I

0

及び散乱

体積

V

並びに試料

/

検出器距離

r

2

乗の逆数に比例するため,減衰強度を考慮すると,レイリー比

R

θ

(B.1)

で表される。

V

I

r

I

R

0

2

θ

θ

=

  (B.1)

ここで,

I

θ

は散乱角

θ

で散乱強度として検出される。

R

θ

を光散乱検出器の配置から決定することは困難

であるため,トルエンの

R

θ

値を文献値として使用することが多い。

希薄高分子溶液の過剰レイリー比

ΔR

θ

は,しばしばデバイ式

(B.2)

として表される。

+

+

=

Δ

c

A

P

M

R

Kc

2

w

2

)

(

1

θ

θ

  (B.2)

ここで,

θ

は散乱角度,

K

は式

(B.3)

で定義される光学定数である(10.3.4 参照)

A

4

0

2

2

2

)

d

/

d

(

4

N

c

n

n

K

λ

π

=

   (B.3)

P(θ)

は,散乱光に依存する角度で表される粒子散乱関数である。

P(θ)

は,式

(B.4)

から求める。

+

+

=

2

sin

3

16

1

)

(

1

2

2

g

2

0

2

2

θ

λ

π

θ

R

n

P

  (B.4)

(B.3)

は,垂直偏光の入射光及び偏光のない散乱光を仮定している。

様々な角度及び濃度で得られる

KcR

θ

を,

θ

0

及び

c

0

に外挿することで(

M

w

1

)が得られる。

SEC

カラムからの溶出液は十分に希釈されていると仮定できるため,

SEC-LS

測定で使用される多くの光散乱

検出器では,

c

0

の外挿は適用しない。

Berry

プロットのような他の種類のプロットは,高分子の性質に

応じてしばしば使用される。

θ

0

の外挿は,式

(B.5)

で示す

Guinier

領域などの低角領域で行うのが望ましい。

g

0

4

2

sin

nR

π

λ

θ <

   (B.5)

B.2 

溶媒のレイリー比 

トルエンなどの純溶媒のレイリー比は,光散乱検出器の校正に利用される。

表 B.1 は,よく使用される

溶媒のレイリー比の文献値を示す。表中のレイリー比は,波長

632.8 nm

の垂直偏光入射光からの偏光のな

い散乱光のものである。


15

K 7252-5

:2016 (ISO 16014-5:2012)

表 B.1−代表的な溶媒のレイリー比(λ

0

632.8 nm 

溶媒

レイリー比

cm

1

温度

参考文献

ベンゼン 12.63×10

6

 23  [2]

11.84×10

6

 22  [3]

トルエン 14.06×10

6

 23  [2]

13.59×10

6

 22  [3]

メタノール 2.85×10

6

 23  [2]

2.71×10

6

 22  [3]

水 0.90×10

6

 23  [2]

0.92×10

6

 22  [3]

レイリー比は,温度によって異なるので注意する。この違いは,平均分子量の算出結果に影響する。

B.3 

屈折率増分 dn/dc 

散乱光の強度は,

dn/dc

の二乗に比例するため,正確な結果を得るには正確な

dn/dc

値が必要である。

SEC-LS

測定で使用される

dn/dc

値は,次の方法のうちのいずれかを用いて得ることができる。

1)

バッチモードで示差屈折率検出器を使って測定する。

2)

 SEC-LS

装置又は通常の

SEC

装置で装置校正定数既知の屈折率検出器に分子量既知物質を注入する

ことで,

dn/dc

を測定し,算出する。

3)

  dn/dc

既知で注入質量が分かっている標準物質を用いて

dn/dc

を測定し,算出する。

4)

文献から引用する。

屈折率増分

dn/dc

は,高分子溶液の屈折率を質量濃度

c

の関数で表した場合の微分係数として定義され

る。これは文献中では“比屈折率増分”とも表記される。光散乱測定では,濃度ゼロでの

dn/dc

の極限値

が一般的に使用される。

実験的に

dn/dc

を求めるには二つの方法がある。一つは,式

(B.6)

に示すように

dn/dc

の値が濃度ゼロで

Δn

の極限値であることから求める。

c

n

c

n

Δ

=

→0

c

lim

d

/

d

  (B.6)

ここで

c

は高分子溶液の質量濃度,

Δn

は溶液と溶媒との屈折率差である。

もう一つの方法は,

dn/dc

c

の関数としての

Δn

の勾配と表現することによって求める。

代表的な高分子の

dn/dc

値を,

表 B.2 に示す。


16

K 7252-5

:2016 (ISO 16014-5:2012)

表 B.2−代表的な高分子の dn/d値(λ

0

632.8 nm 

高分子

溶媒

a)

温度

dn/dc 
mL/g

参考文献

ポリエチレン 1-クロロナフタレン 135

−0.183 [5],[10]

ポリエチレン(PE-HD) ODCB

145

−0.056

b)

 [4],[11]

ポリエチレン(PE-HD) TCB

135

−0.104 [4],[10]

ポリプロピレン 1-クロロナフタレン 135

−0.177 [5],[16]

ポリプロピレン TCB 135

−0.105 [5],[16]

ポリブタジエン THF  26

5

[4],[6]

ポリイソプレン THF  20

0.124

[5],[13]

ポリスチレン DMF

20

0.165

[5],[17]

ポリスチレン THF

25

0.186

[4],[18]

ポリスチレン

クロロホルム

0.155

[4],[19]

ポリ塩化ビニル THF  23

0.101

[4],[6]

ポリ酢酸ビニル THF  25

7

[4],[21]

ポリメタクリル酸メチル THF

25

0.086

[5],[14]

ポリメタクリル酸メチル HFIP

25

0.19

[4],[15]

ナイロン 6 HFIP

25

5

[4],[7]

ナイロン 66 HFIP

25

0.241

[4],[8]

ビスフェノール A ポリカーボネート THF

23

0.177

[4],[6]

ポリブチレンテレフタレート HFIP

25 0.236

[5],[9]

ポリエチレンテレフタレート HFIP

25 0.243

[5],[9]

ポリウレタン THF

25

3

[4],[20]

エポキシ樹脂 THF

23

0.187

[4],[6]

ポリエチレンオキシド

メタノール 25

0.142

[5],[12]

ポリアクリル酸 THF  23

4

[4],[6]

a)

 THF: テトラヒドロフラン,HFIP: 1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロイソプロパノール,DMF:  N,N-ジメチ

ルホルムアミド,ODCB: 1,2-ジクロロベンゼン,TCB: 1,2,4-トリクロロベンゼン

b)

  参考文献[10]では−0.078 となっている。

B.4 

回転半径 R

g

と分子量 との関係 

ポリスチレン分子の回転半径は,光散乱検出器の補正によく用いられる。テトラヒドロフラン中のポリ

スチレンの

R

g

nm

)は,式

(B.7)

の経験式から算出できる。

546

.

0

2

g

10

45

.

2

M

R

×

=

  (B.7)

B.5 

溶媒の屈折率 

代表的な溶媒の屈折率を,

表 B.3 に示す。


17

K 7252-5

:2016 (ISO 16014-5:2012)

表 B.3−代表的な溶媒の屈折率 

溶媒

屈折率

波長

nm

温度

参考文献

クロロホルム 1.440

7

633

25

[23]

1-クロロナフタレン 1.532

3

633

140

[23]

1,2-ジクロロベンゼン(ODCB) 1.551

589

25 [5]

N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)

1.430 5

633

25

[23]

ジメチルスルホキシド(DMSO) 1.477

3  633

25  [23]

1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロイソプ
ロパノール(HFIP)

1.275 2

589

25

[1]

メタノール 1.372

4

633

25

[23]

1-メチル-2-ピロリドン(NMP) 1.467

5  589

25

[24]

テトラヒドロフラン(THF) 1.405 633  25

[23]

トルエン 1.489

8

633

25

[25]

1,2,4-トリクロロベンゼン(TCB)

1.502 633 135

[23]

水 1.332

3

633

25

[1]

B.6 

分子量に与える第二ビリアル係数 A

2

の影響 

SEC-LS

で分子量を算出する場合,

A

2

を含む式

(B.2)

での第二項の補正が問題となる。しかしながら,溶

離液中の高分子濃度は非常に希薄なため,

第二項は第一項

1/M

w

と比べて非常に小さな値となる。

そのため,

多くの場合に第二項は無視できる。

テトラヒドロフラン中のポリスチレンで第二項の例を示す。この計算では次の値を使用した。

ポリスチレンの分子量:

1

×

10

5

第二ビリアル係数

A

2

5.78

×

10

4

 cm

3

g

1

mol

[3]

試料濃度:

2 g

L

1

注入体積:

0.2 mL

高分子の溶出体積:

5 mL

第二項の値は式

(B.8)

のようになる。

8

4

2

10

52

.

9

)

5

/

2

.

0

(

002

.

0

)

10

78

.

5

(

2

2

×

=

×

×

×

×

=

c

A

  (B.8)

これは,第一項

1/M

w

(

1

×

10

5

)

と比べて,非常に小さい。


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:2016 (ISO 16014-5:2012)

附属書 C 
(参考)

低分子量領域の校正曲線

図 C.1 に示すように,分子量及び溶出時間からなる校正曲線(点線)及び高分子量領域から外挿した被

検試料の校正曲線(太い実線)は,低分子量領域において真の校正曲線から逸脱することがしばしば見受

けられる。

図 C.1 において,真の数平均分子量

M

n

は,観測された分子量及び溶出時間のプロット曲線の

外挿で算出した

M

n

より低い。

補正した

M

n

値を得るためには,

低分子量の標準物質又は化合物を測定して,

分子量と溶出時間との関係を作成する必要がある。

L

ポイントは,低分子量化合物の実測データを分子量

校正曲線の作成に用いることによって正確な校正曲線を作成するために導入されたものである。

X  :溶出時間(分) 
Y1  :log M 
Y2  :濃度×10

4

(g/mL)

太い実線は,多分散ポリマーサンプルで得られた測定点(黒点)の一次の最小二乗法によって求

めた直線である。点線は,単分散ポリスチレンサンプルで得られた測定点(白点)の三次の最小二
乗法によって求めた曲線である。右下の白抜き三角点は,L ポイントである。

図 C.1−共同実験で用いた PS-1 サンプルにおける濃度クロマトグラム(実線)及び 

測定で得られた分子量及び溶出時間(黒点) 

附属書 に記載した共同実験において,

PS-1

サンプルの数平均分子量は,膜浸透圧法によっても測定し

た。

表 C.1 に,種々の方法で得られた

M

n

値を記載した。


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表 C.1−共同実験で用いた PS-1 サンプルの数平均分子量 M

n

に及ぼす校正曲線の影響 

ラウンドロビンテストの結果

(20 機関測定の平均値)

典型的な直線校正曲線

による計算値

a)

三次の校正曲線による

計算値

b)

膜浸透圧法による

測定値

M

n

179 000

155 200

141 800

143 000

a)

  参加機関の一つのデータを使用。

b)

  単分散ポリスチレンによるピーク頂点分子量及び溶出時間を用いて算出。


20

K 7252-5

:2016 (ISO 16014-5:2012)

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[27]

ISO 5725-1

Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results

Part 1: 

General principles and definitions

注記

対応日本工業規格:JIS Z 8402-1  測定方法及び測定結果の精確さ(真度及び精度)

−第

1

部:一般的な原理及び定義(

IDT

[28]

ISO 5725-2

Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results — Part 2: 

Basic method for the determination of repeatability and reproducibility of a standard measurement 


21

K 7252-5

:2016 (ISO 16014-5:2012)

method

注記

対応日本工業規格:JIS Z 8402-2  測定方法及び測定結果の精確さ(真度及び精度)

−第

2

部:標準測定方法の併行精度及び再現精度を求めるための基本的方法

IDT