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．

前回

www.tnojima.net

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，樹脂，繊維，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．
ポリエチレングリコール (PEG) は細胞融合や遺伝子導入をはじめあちらこちらに用いられる優れたメディカルポリマー．
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．

●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．

最新鋭旅客機の50 %は「炭素繊維」です!/産総研

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．

787 Aircraft Rescue & Firefighting Composite Structure April 2013/Boeing

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).

緒方直哉(2007)，カローザスのナイロンの合成，高分子，56，14-17．

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

作者: 井本稔
出版社/メーカー: 東京化学同人
発売日: 1971/11
メディア: 単行本
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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

ガラス繊維って強度大丈夫なんですか?

ガラス繊維強化プラスチック(GFRP)についての質問だったら，何十年もの実績があります．新幹線とかモーターボートとかジェット戦闘機とかに使われ続けています．

ところで先生は他人に怒ったりキレたりすることはあるんですか?

ないわけではない，っていうあたり．人生は有限なので，腹を立てることに時間を使うよりは，腹立たしい人物の相手などせず，別のことをやろうっていう方針です．

飛行機を鉄のかたまりと言ったりする人もいるから金属ばかり用いられているのかと思ったらそうでもなかった．

飛行機はほぼ金属でできていると思ってました．ゴムと繊維のいいとこどりなんて樹脂を考えた人はすごいなと思った．

熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂が日常生活などで使われていることを今まであまり意識しなかったため新しく感じた．

合成ポリマーはいろいろな性質を示すものがあって面白いと思った．

ポリマーに感謝しようと思いました．

ペットボトル成型加工がおもしろいと思った．

ペットボトルに高度な技術が使われているとは知りませんでした．

身近なものに化学の深い技術力が使われていて面白いなと思いました．

繊維を自分で作ろうと思うところがすごいと思った．

化学繊維は必要なものを必要な特性を持ったものをつくっているのがすごいと思った．

ランボルギーニよりフェラーリのほうが速そう．εカプロラクタムってかっこいいなと思った．響きが良い．

消しゴムをプラスチックにのせておくと溶けてしまうのは知っていたが，原理までは知らなかったので知れてよかった．

消しゴムのカバーは手が汚れないためだと思っていたが，可塑剤で他のプラスチックが溶かされないためだったなんて･･･．とても驚きです．カバー大切．

消しゴムのカバーって意味ったんですね．

6,6-ナイロンは案外単純なつくりなのに色々なものに幅広く使われていてすごいと思った．

カローザスのように自分の生きがいであったり，その分野に対する熱心な気持ち，プライドを持った生き方をしたい．カローザスにあこがれた．

日本の文豪などもそうだが，偉人は自殺し生涯を終える人が多いなと思った．

PEGは今後もずっと忘れないようにしようと思った．

スクリーンのゲームをバイト先のマネージャーがやっていたので笑ってしまった．

実験もあと少しで終わるぜ☆

スクリーンに出てた女の子がかわいかったです．

先生もスムートになりましょうよ．こっちへおいで････

復習がんばります．

1限で眠かったです．

テスト近いですね．野島先生の授業が聞けなくなっちゃうの悲しいです．

質問への解答ありがとうございました．

特になし

特になし

特になし

なし

【ヤキイモ(ではない)】毎年恒例 #北里つながろうプロジェクト @ku_tsunagaro 主催「ヤキイモ(ではない)+豚汁」を12月4日(水)16:30から開催するよ! 参加希望者はリプかDMちょうだい．食材購入量の目安にします． pic.twitter.com/MlOGjBEYGG
— 野島高彦【化学】 (@TakahikoNojima) November 8, 2019

焼きイモ行きます!

ヤキイモ行きたかったな．

やきいもは水曜1回しかありませんか? 参加したいと思うけど水曜はいけない気がします．

「ヤキイモ(ではない)」を水曜日以外にもやってくださいというリクエストをいただきましたが，アレは年に1回だからいいんですよ．何度もイモを焼いたところで，
— 野島高彦【化学】 (@TakahikoNojima) November 20, 2019

出席者数推移

(1)95→(2)95→(3)93→(4)94→(5)96→(6)92→(7)91→
(8)88→(9)84→(10)87→(11)85→(12)81→(13)85→(14)81→
(16)78→(17)74→(18)68→(19)66→(20)68→(21)69→(22)69→
(23)61→(24)61→(25)56→(26)60→(27)60．

【1CE+1RT】水曜1限L1-33出席者数:(1)95→(2)95→(3)93→(4)94→(5)96→(6)92→(7)91→(8)88→(9)84→(10)87→(11)85→(12)81→(13)85→(14)81→(16)78→(17)74→(18)68→(19)66→(20)68→(21)69→(22)69→(23)61→(24)61→(25)56→(26)60→(27)60． #メディケム
— 野島高彦【化学】 (@TakahikoNojima) November 20, 2019