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,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.

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

  • 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.

コメント

  • 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

  • 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.

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.

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 記載の指示に従って予習して来ること.

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

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↑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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↑「31 合成ポリマー」
基礎高分子科学

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