高分子と添加物

高分子と添加物

現代社会の基盤となっている高分子材料ですが、高分子材料も完璧な材料ではありません。
純度100%の高分子材料を使用するというのは稀で、ほとんどの高分子材料には使用状況に合わせて添加物を加えられています。

添加剤はフィラー(機械的特性、熱的性質、抗菌性、高い伝導率を付与)、抗酸化剤(酸化劣化を防止)、可塑剤(ガラス転移温度を制御)、難燃剤(火事になっても燃えない)、色素(染色、元の高分子材料は透明、白か若干黄色がかっている場合が多い)、潤滑油(接着性を制御したり、表面を滑りやすくすることで部品間の摩擦で部品が故障したり、異音を出すのを防ぐため)に大別されます。
もちろん、詳しく書けばたくさんあります。例えば、フィラーに関しては、0Dフィラー、1Dフィラーなど形が変わると付与できる性質が変わりますし、抗酸化剤も、一次酸化防止剤、二次酸化防止剤などなどたくさん用途によって異なります。

これらを複数調合するすることで、一般的に使用する製品となっています。
ここでの添加量は高分子材料の重量に対して、1 wt%未満であることは多いです。
もちろん、車に使用されるポリプロピレンには40 wt%のガラス繊維や10~30 wt%のタルク(土や粘土)が入っていたりすることはあります。

ポリプロピレン(有機高分子)ーガラス繊維やタルク(無機材料)の複合材料です。
そのため、有機ー無機複合材料、またはこの場合、ポリプロピレンコンポジット材料と呼びます。

また、複合材料は有機ー無機だけではありません。
ポリプロピレン(プラスチック)にポリオレフィンエラストマー(ゴム)を混ぜた複合材料もあります。
このような複合材料はポリマーブレンドやポリマーアロイと呼ばれます。
熱をかけて物理的に混ぜるのがポリマーブレンド、化学的に(上の例だと、ポリプロピレンにエラストマーを共有結合させて)混ぜることをポリマーアロイといいます。
この分野ではポリマーごとの相性が悪いことが多く、相溶化剤を加えます。
なぜ、相性の悪いポリマーを加えるのかというのは、他の記事で触れようと思います。

今日挙げた添加剤については、他の記事でそれぞれ詳しく紹介していこうと思います。

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