高分子

高分子（polymer）は、多数の繰り返し単位が共有結合などで連なった巨大分子である。

重合

小さな分子であるモノマーから高分子を形成する反応を重合という。付加重合や縮合重合などの形式がある。

性質

分子量、鎖の長さ、分岐、架橋、結晶性などにより、強度、柔軟性、耐熱性、溶解性が変化する。

天然高分子と合成高分子

セルロース、タンパク質、DNAなどは天然高分子であり、ポリエチレンやナイロンなどは代表的な合成高分子である。

分子量は分布を持つ

多くの高分子試料には鎖の長さが異なる分子が混ざっており、一つの分子量だけでは表せない。数平均分子量は分子の個数に基づく平均、重量平均分子量は重い分子をより強く重み付けした平均である。両者の比は分布の広がりを示す指標になる。

例：ポリエチレンの繰り返し単位

エチレンCH₂=CH₂が付加重合すると、主鎖に−CH₂−CH₂−が繰り返される。繰り返し単位のモル質量を約28 g/mol、重合度を1000とすると、末端の寄与を無視した分子量は約28000 g/molとなる。モノマー分子の二重結合が開いて主鎖の結合へ変わる。

熱可塑性・架橋・ガラス転移

鎖が動きやすい熱可塑性樹脂と、三次元に架橋された熱硬化性樹脂では加熱時の挙動が異なる。ガラス転移は非晶部分の運動性の変化であり、結晶が溶ける融解とは別である。高分子の性能は化学式だけでなく、分岐、配向、結晶化度、可塑剤、加工履歴にも左右される。高分子なら生分解する、あるいはしないと一括りにはできない。

関連項目