高分子は様々な場面で用いられます。
そのため、色々な薬品と接触する機会があります。
ですから、それに耐える能力は大切です。
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高分子と薬品の相互作用
この相互作用には、大きく分けて2段階があります。
第一段階は、高分子と薬品が混合する段階です。
これは、「溶解」のプロセスと似ています。
薬品が高分子に接触し、膨潤して、最終的に溶解します。
詳しくは、こちらの記事で説明しています。
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第二段階は、高分子と薬品が化学反応する段階です。
エステル結合やアミド結合をもつ高分子は、適当な触媒があると、加水分解されます。
耐薬品性を高める方法として、架橋構造をつくることや芳香族構造をつくることが挙げられます。
これにより、分子間力を高めることができます。
これは、第一段階を防ぐ働きがあります。
高分子の種類と耐薬品性
高分子の種類とその耐薬品性を下表にまとめました。
| ポリカーボネート | 耐薬品性は低い。 |
|---|---|
| ナイロン66 | 有機溶媒には強い。高濃度の酸・アルカリには弱い。 |
| PET | 有機溶媒には強い。高濃度の酸・アルカリには弱い。 |
| PS | 有機溶媒には弱い。酸・アルカリには強い。 |
| PP | 有機溶媒には弱い。酸・アルカリには強い。 |
| PTFE | どのような薬品にも強い。すなわち、耐薬品性が高い。 |
バリア特性
プラスチックは、食品の包装などにもよく使われます。
そのとき、匂いが外に漏れてきたら困りますよね。
このときに重要なのが、ガスバリア特性です。
これは、高分子素材がどれだけ気体を通すのかの指標です。
ガスバリア特性が低ければ、外部から空気や水蒸気を取り込み、内容物の劣化を速めますし、内部から匂いを漏らします。
高分子を気体が通過するメカニズムは、溶解や薬品との相互作用と同じです。
水蒸気のような極性の気体分子は、非極性プラスチックを通過しにくいです。
反対に、酸素や二酸化炭素のような非極性の気体分子は、ナイロンやPETのような極性高分子を通過しにくいです。
また、分子間の凝集力が大きい高分子は、気体と通過させづらいです。
最後に
高分子は、様々な場面で使われるからこそ耐薬品性が高い必要があり、耐薬品性が高いからこそ様々な場面で使われるのです。
プラスチックが我々に与える恩恵は、偉大です。