Life + Chemistry

化学の講義録+大学を楽しく面白い学びの場に変える試みの記録 (北里大学・野島 高彦)

医療工学科の化学講義(27)合成ポリマーの化学

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ストッキングに用いられている6,6-ナイロンは,人類史上初の合成繊維です.絹糸に変わる人工繊維として開発されました.医療現場においても日常生活においても,さまざまな合成材料が用いられています.

キーワード

移行,開環重合,可塑剤,共重合,コポリマー (共重合体),重合度,重付加,縮合重合,熱可塑性,熱硬化性,微結晶,複合材料,平均分子量,ホモポリマー,無定型

講義内容要約

  • 人工ポリマーはイロイロな分子量のものが集まっているので,分子量としては平均分子量を考える.コレは浸透圧測定から求められる.πV=nRT=(w/M)RTからMを求める.
  • モノマーのつながり方としては縮合重合と付加重合がメインで,他に重付加とか開環重合とかもある.
  • ビニル系ポリマーは付加重合で,PETや6,6-ナイロンは縮合重合で合成される.
  • 2種類以上のモノマーを重合させる方法が共重合で,一本のポリマー分子の中に2種類以上のモノマーが含まれることによって新しい機能を持たせることができる.難燃性繊維とかサランラップとか.
  • 熱すると軟らかくなり冷ますと固くなるポリマーが熱可塑性ポリマー,熱すると固くなり冷ましても変わらないポリマーが熱硬化性ポリマー.
  • ペットボトルの成形技術
  • もろいポリマー(例えばポリ塩化ビニル)に成形時に加えてしなやかな材料にする物質が可塑剤で,フタル酸エステルが用いられることが多い.
  • ケシゴムをプラスチック製品の上に載っけて放置しとくとくっついてしまう現象は「移行」といって,可塑剤のシワザ.
  • 二重結合をもつポリマーとビニルモノマーとを共重合させることによって頑丈な樹脂を合成できる.重合時に繊維を混ぜておくことによって,さらに頑丈な複合材料をつくることができる.
  • 絹糸に代わる人工材料として開発された6,6-ナイロンが人類初の合成繊維となった.

事前配布資料

前回の講義終了時に予習用の資料を配付しました.コレがテキストになってます.

●関連情報

スーパーカーのボディ

炭素繊維は乗り物のボディにも使われています.2016年の9月,三菱レイヨンとランボルギーニとの共同開発について報道がありました.

ジャンボジェットのボディ

ボーイング787のボディが炭素繊維で作られていることを紹介しました.炭素繊維の応用については産総研のサイトに紹介記事があります.

また,具体的にボディのどのあたりにどのような材料が用いられているのかは,ボーイング社が技術資料を公開しています.

ナイロンの開発者

6,6-ナイロンを開発したカローザスは,じつはポリエステルの開発も手がけていたものの,PETを検討するところまで行きませんでした.このあたりの解説 (PDF).

カローザスによる6,6-ナイロンの開発については『ナイロンの発見』という本に詳しく書かれているのですが,残念ながら現在は廃版となっております.

ナイロンの発見

ナイロンの発見

合成ポリマーの解説

合成ポリマーについては「高分子未来塾」のサイトが一般向けにわかりやすい情報を公開しています.

質問

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重合反応を意味します.20週目配布物p14に記載.

  • スタバのストローが廃止されるようですが,樹脂類は環境にどんな影響があるんですか?

樹脂が細かく砕かれて環境中に広がっていくと,人体に有害な疎水性の物質を吸着して,それが食物として採り入れられるっていう可能性が示唆されています.

  • ジェット機のボディーは燃えますか?

難燃性を持たせるための取り組みがなされています.

  • まだミラクルニキやってるんですか?

iPhoneを買い替え,さまざまなものをリセットし,ミラクルニキもリセットし,再び続けております.

  • 卓球のラバーも移行しますか? 同じような経験が・・・・

可塑剤が入っていれば移行します.

  • 最近,あんみつにハマりました.おすすめの甘味処,あんみつがあったら教えて下さい.

1MB女子からの情報→ 浅草「梅園」,御徒町「みつばち」

コメント

  • 組み合わせで性質がまったく違うものになるので,高分子の分野はおもしろいと感じた.
  • 昼間の暖かい感じ,良いです.高分子化合物について詳しく知ることができて楽しいです.
  • 日常生活のいろいろなところにポリマーが使われていて驚いた.
  • 今まで飛行機は金属でできていると思っていた.
  • 飛行機のほとんどがプラスチック(炭素)からできているのは知らなかった.
  • ペットボトルの技術の高さに感動しました!
  • ペットボトル感動しました!!
  • 消しゴムの悲劇に昔あってから原理がずっとナゾだったので,今回の講義で解決できてよかったです(笑)
  • プラスチックに消しゴムがくっつくの,疑問に思っていたので,知ることができて楽しかったです.
  • そんなのお金が与えられているのに自殺しちゃうのはとってもふしぎ.研究のほうが幸せなんて.
  • 先々週,実験レポートを忘れて帰宅し,無遅刻無欠席チャレンジ失敗.先週,チャレンジ失敗のショックから目覚めることができなかった.失敗したことが思ったよりもショックだった.
  • 後期は無遅刻無欠席続いています.
  • 先週末に大会がありました.他の大学の医療系の学生と交流できたり,強い人と戦えたりと,よい経験ができました.自分の弱点もより理解できたので,今後の部活でしっかり改善します.
  • お久しぶりです!

出席者数推移

(1)103→(2)99→(3)94→(4)91→(5)98→(6)98→(7)93→
(8)81→(9)88→(10)83→(11)80→(12)80→(13)87→(14)82→
(16)72→(17)61→(18)56→(19)42→(20)49→(21)53→(22)47→
(23)53→(24)46→(25)32→(26)33→(27)36.

次回予告と自宅学習

バイオテクノロジーを支援する有機化学について学びます.配布物を読んで来ること.

参考書籍

スパイス、爆薬、医薬品 - 世界史を変えた17の化学物質

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  • 作者: ジェイ・バーレサン,ペニー・ルクーター,小林力
  • 出版社/メーカー: 中央公論新社
  • 発売日: 2011/11/24
  • メディア: 単行本
  • 購入: 2人 クリック: 128回
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↑六章「シルクとナイロン/無上の交易品とその合成代替品」
新化学読本―化ける、変わるを学ぶ

新化学読本―化ける、変わるを学ぶ

↑第18章「鬼才カローザスの夢-絹からナイロンへ」
マクマリー有機化学〈下〉

マクマリー有機化学〈下〉

  • 作者: マクマリー,John McMurry,伊東〓,児玉三明,荻野敏夫,深澤義正,通元夫
  • 出版社/メーカー: 東京化学同人
  • 発売日: 2009/03
  • メディア: 単行本
  • 購入: 1人 クリック: 3回
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↑「31 合成ポリマー」
基礎高分子科学

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はじめて学ぶ化学

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