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)

医療検査学科の化学講義(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系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

  • 合成ポリマーを作るには石油を使っているから,セルロースのような合成ポリマーができたらさらに化石燃料の枯渇につながりませんか?

原油のほとんどは燃料にしていて,一部を化学製品に使っているっていう調子なので,紙の代わりになる合成ポリマーができたからといって,それが石油資源枯渇の時期を急速に早くするわけでもありません.

  • テストに平均分子量を求める問題は出ますか?

ノーコメント

  • テスト,前期と後期の合計で120点以上取れば良いんでしたっけ?

成績評価については初回配布資料に書いてあるとおりです.

コメント

  • ホモポリマーに対して「ヘテロ」ポリマーではなく,「コ」ポリマーというのが不思議に感じました.モノマーが三種類のコポリマーは「ターポリマー」という,という記事もあって,名付けの法則がますますわからなくなりました.

共重合 (copolymerization) でつくられるポリマーがコポリマー (copolymer) で,モノマーの種類が2種類でも3種類でも4種類でも それ以上でもコポリマー.ただし,4種以上のモノマーを用いて合成ポリマーを製造することはほとんどなく,コポリマーは2種類が大半で,3種類もある,という程度.だから共重合で用いるモノマーは2種類か3種類かどちらかということになります.3種類の方をターポリマー (Terpolymer) と呼んでいるので,2種類の方をコポリマーと呼んで実用的に問題がありません.このあたりの用語はまだ整理されていません.

  • 今 学んでいる分野は特に知らなくても生きて行けるけど,知っていると より楽しく生きていけるような知識がたくさん得られるので面白い.
  • 身近なところに様々な合成ポリマーが使われていることがわかりました!
  • 身の回りのものは様々な合成ポリマーでできているとわかった.
  • 炭素大活躍していること,飛行機もほとんど炭素繊維であるとわかってびっくりしました!!
  • ペットボトルが3種類の構造にわかれていたなんてびっくり! 日常的な話が多くておもしろかった.
  • 改めてペットボトルの性能の良さに気付きました.
  • ペットボトルのしくみすごっっっ!!! 楽しかった☆
  • ペットボトルってすごい・・・
  • 合成繊維のすごさに気付きました.
  • 高分子化合物が身の周りにあふれていてびっくり.
  • 消しゴムがくっついてしまうことがあるので,今日その仕組みが知れてよかった.
  • 消しゴムが下敷きにくっついちゃう現象に名前がついているのにおどろきました.
  • 移行で昔のことを思い出した.名前があったんですね.
  • 消しゴムの紙ケースには意味があったんですね.知りませんでした.
  • 2週間連続電車遅延(泣).ストッキング誕生の話が面白かった.
  • カローザスさんありがとうございます.
  • カローザスに感謝します.
  • 化学に人の人生まで関わるのは深いなと思った.
  • 高校の怖い化学の先生が,「ε-カプロラクタムって なんか名前かっこいいよね.」って何度も言ってたおかげでずっと覚えてます.
  • たくさんあって難しい・・・.
  • ポリマー多すぎて覚えらんね卍
  • 覚えること多いけど聞いていて面白かったです.
  • 最近の有機は高校知識じゃやっていけないので勉強します!
  • 後期はすごくあっという間に感じる.
  • 化学あと2回...1年生終わっちゃう...あ,進級できるカナ...
  • もうあと2回しか授業がないなんて!
  • おはようございます.化学は得意です.ウソです→成績は可です.
  • ついにノートが終わってしまったので今日からルーズリーフです.
  • ノーコメント
  • 難しかった
  • 難しい
  • 今日は眠くありません.
  • 英語のプレゼンが心配.
  • テスト頑張ります.
  • 鼻水

  • テストの勉強なにしたらいいかわかりません・・・

次回配付の模擬問題とか,過去問とかを参考に,

  • ○○先生は「’」をダッシュって言ってます.

たぶん高校生レベルに合わせている可能性.高校理科ではなぜかそう呼ぶことがあるから.
www.tnojima.net

  • 大学のツリーより大野のスクエアの方が立派ですよね.
  • 先生のミラクルニキが復旧できたのか気になりました.

出席者数推移

(1)109→(2)106→(3)104→(4)107→(5)105→(6)105→(7)106→
(8)102→(9)105→(10)102→(11)101→(12)99→(13)99→(14)98→
(16)98→(17)100→(18)96→(19)88→(20)91→(21)78→(22)79→
(23)76→(24)77→(25)80→(26)82→(27)79.

次回予告と自宅学習

www.tnojima.net
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〉

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  • 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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12月18日(火)に毎年恒例「学内BBQ場でヤキイモ(ではない)」をやります.3CE,3RTの上級生も参加予定.もしかしたら4CEも.

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