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第78回目

第78回「プラスチックの分子量を測定する」

 

プラスチックの分子量について、説明したいと思います。
プラスチックは小さな分子が集まって(重合と言います)、高分子になった物です。
分子が多く集まると、分子どうしのからみが増えてその物の強度が増えます。
通常高分子といわれるものは、分子量が10000以上あります。

 

(1)<重合度(重合度)>

プラスチック(ポリマー)とは、合成高分子化合物のことで、合成樹脂のことです。
モノマー(基本分子の分子量)xn(重合度)=プラスチックの分子量です。
したがって、モノマー(基本分子量)が60としますと、n(重合度)が200としますとプラスチックの分子量は60x200=12000となります。



実際のプラスチックは、直線(鎖状)ではなく、毛糸の玉のように丸まっています。

 

(2)<プラスチックの分子量の測り方>

通常、次のようなものではかります。
GPC  (Gel Permeation Chromatography)
       (ゲル パーミエション クロマトグラフィ)
カラムに充填した多孔質網状ポリマー粒子に、溶剤に溶かしたポリマーを摘下します。
その時、ポリマーは穴の開いたゲルにつかまりますが、大きいポリマーほどゲルから順に流出する現象を利用します。
カラムの下に、検出器があり順番に検出します。

 

(3)<高分子の分子量別にわける方法>

分子量が大きいほど、分子の鎖が大きくなり、直径が大きくなります。

上の図のように、カラム(細い管)に、穴の開いたゲルを詰めます。
そこに、溶剤に溶かした高分子を流しこむと、ゲルの穴に入り込みます。
分子量が大きいほど穴に入っても出るのが早くなります。
このようにして、分子量の大きいほど早くカラムから出てきます。

 

(4)<分子量分布(ぶんしりょうぶんぷ)>

高分子(分子量が多い)は、分子量の小さいものから大きなものまでいろいろと混ざってます。
分子量を測定しますと分子量分布がわかります。

 

(5)<メルトフローまたはMI(メルトインデックス)>

それ以外に簡単に分子量をはかる方法はMI(メルトインデックス)と言われる流安さを見る物があります。
一定温度で一定荷重で細管から溶融ポリマーを押し出し際の流失量を測定するものです。


測定器の例

 

(6)<プラスチックの分子量とプラスチックの強度との関係>

一般的に、分子量が大きくなるにつれて、強度は大きくなります。
平均分子量が大きくなると、分子鎖長さが長くなり、分子間のからみ合いが生じやすくなり、結合の強さは大きくなります。

平均分子量と引っ張りつよさの関係は次のような式にあらわされます。

σ=A-B/M

σ:引っ張り強さ
M:平均分子量
A,B:定数

ある、平均分子量以下では急激に強さが落ちるところがある。
これを限界分子量といいます。
PC(ポリカーボネイト)では20000であるといわれています。

 

(7)<まとめ>

今回はプラスチックの分子量について説明しました。
プラスチック(熱可塑性)は目で見ると全部詰まっているように見えますが、これをどんどん拡大するとプラスチックの分子が毛玉のようになって、集まっているように見えます。
したがって、力を加えますと毛玉どうしがはがれてしまって隙間が空きます。
この隙間が大きくなると、割れてしまいます。
このように、拡大しますとプラスチックも時間の経過とともにだんだんと破壊するようになります。
100均で売っているプラスチックの洗濯バサミはすぐに割れるのを経験された方も多いと思います。
このように、プラスチックは意外ともろいものです。

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