アモルファスと結晶性高分子の違い

ポリマーとは、化学結合でつながった多数の繰り返し単位からなる物質と定義することができる。1つのポリマー分子は、何百万もの小さな分子や繰り返し単位を含んでいることがあり、これらはモノマーと呼ばれる。高分子とは、分子量が非常に大きい分子のことである。モノマーがポリマーに配列するためには、二重結合または少なくとも2つの官能基を持つことが必要である。この二重結合や2つの官能基は、2つのモノマーをくっつけるのに役立ち、このくっついたモノマーも、より多くのモノマーを引き寄せる官能基を持っています。ポリマーはこのようにして作られ、そのプロセスは重合と呼ばれる。重合の結果、大きな分子や高分子鎖ができる。これらの高分子鎖は、さまざまな方法で配列して高分子の分子構造を形成することができる。この配列はアモルファスでも結晶でもよい。非晶質高分子と結晶性高分子の主な違いは、その分子配列にある。非晶質高分子は特定の配列を持っていないのに対し、結晶性高分子は整然とした分子構造を持っている。

Contents1. 概要と主な違い2. 高分子の分子構造とは？非晶質ポリマーとは4 結晶性ポリマーとは5 並べて比較 - 非晶質ポリマーと結晶性ポリマーの比較6 まとめ

高分子の分子構造は何ですか？

非晶質ポリマーと結晶性ポリマーの違いについてさらに詳しく読む前に、ポリマーの分子構造について理解することが重要である。高分子鎖の配列には、インタールート、アイソルート、アサイクリックの3種類がある。インターレギュラリティとは、ポリマー鎖の側鎖が交互に配列していることを指す。等方配置では、側鎖基は同じ側に配置される。しかし、ランダムな配列は、ポリマー鎖中の側鎖がランダムに配列していることを示す。

非晶質ポリマーは何ですか？

非晶質ポリマーは、分子構造の中に組織化されたパターンを持っていない。非晶質ポリマーは、主にランダムな高分子鎖から構成されている。そのため、結晶性が悪くなってしまうのです。その結果、弱い構造になっています。非晶質ポリマーは結晶性がない、もしくは結晶性が存在しないため、結晶性ポリマーに比べ密度が低くなります。そのため、耐薬品性が低く、透明性が高い。パターン構造がないため、高分子鎖の間には弱い引力が働く。

非晶質高分子の例としては、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル等が挙げられる。結晶化度は、重合や製造工程に影響される。非晶質ポリマーは、微結晶や秩序ある領域の形成を伴って、結晶化することがある。より柔らかく、溶剤の浸透が少ないのが特徴です。

結晶性ポリマーは何ですか？

結晶構造は、ポリマー分子がきれいに並んでいることがわかる。結晶性高分子は、高分子鎖が相互に、あるいは等正規に配列した秩序ある構造をしている。この規則正しい構造によって、ポリマーは半透明になる。また、分子間には強い引力があります。そのため、非晶質ポリマーに比べ耐薬品性が高く、緻密である。結晶性高分子は規則正しく並んでいるが、非晶質領域が存在することもある。このため、これらのポリマーは半結晶材料と呼ばれる。

ナイロンなどのポリアミドに代表されるプラスチック素材は、結晶構造を持っています。その他、直鎖状ポリエチレン、PET（ポリエチレンテレフタレート）、ポリプロピレンなどが挙げられる。これらは剛直な構造であり、溶媒の浸透による影響を受けにくい。

図01：非晶質・半晶質高分子の分子鎖の様子

アモルファスポリマーと結晶性高分子の違い

概要 - アモルファスポリマー vs. 結晶性高分子

すべての高分子はある程度の結晶性を持っており、これが非結晶性高分子と結晶性高分子の大きな違いである。非晶質高分子は結晶性が低く、結晶性高分子は結晶性が高い。高分子の物理的・化学的特性は、結晶化度によって決まる。

参考文献：1. "高分子の種類"、化学教育グループ。パデュー大学、n.d. Web. 2017年5月25日。< http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/1polymer/types.html> 2. "基礎知識：ポリマーの定義と特性", 米国化学工業協会(American Chemistry Council) n., p., N.d. Web. 2017年5月25日。< https://plastics.americanchemistry.com/plastics/The Basics/> 3. Chandar, M., 2000.アドバンスト・ポリマー・ケミストリー第2版、ニューヨーク：マルセル・デッカー