21.5: ポリマー分類: 構造

ポリマーは、鎖の構造に基づいて直鎖状または分岐状に分類されます。 線状ポリマーのポリマー鎖は、分岐が最小限またはまったくない長鎖状の構造を持っています。 ポリマーがモノマー上の大きな置換基を特徴としており、それが骨格への分岐として現れる場合でも、それは分岐ポリマーとはみなされません。 分岐ポリマーには、ポリマー主鎖から生じる二次ポリマー鎖が含まれています。 分岐は、ポリマーの成長が成長中のポリマーの端から鎖内の他の領域に移動するときに発生します。 小分子と同様に、分岐により最密充填が防止され、開放構造により 2 つのポリマー鎖間に分散力が作用する場所が最小限に抑えられます。

エチレン重合の例を考えてみましょう。 重合条件を変えることで、さまざまなグレードのポリエチレンが製造されます。 高密度ポリエチレン (HDPE) もその 1 つです。 名前が示すように、分岐が最小限に抑えられた直鎖ポリマー鎖が密に充填されているため、高密度を示します。 このポリマーは 135 °C で溶け、ボトル キャップやテレビ キャビネットなどの比較的硬い物体の製造に使用されます。低密度ポリエチレン (LDPE) はポリエチレンの別のグレードで、大規模な分岐が存在するため低密度ポリマーです。 ポリマー鎖。 このポリマーの溶融転移温度は 120 °C で、高密度ポリエチレンよりも低くなります。 スクイズボトルやポリ袋などの柔軟な物品の製造に使用されます。高密度ポリエチレンと低密度ポリエチレンの構造を図1に示します。

図1：高密度ポリエチレン（上）と低密度ポリエチレン（下）の骨格構造

ポリマー鎖構造の一部の変更は後処理によって行われます。 例えばゴムの加硫。 加硫中に硫黄がポリイソプレンと反応して、一部の C-H 結合がジスルフィド結合に置き換えられます。 これらのジスルフィド結合は異なるポリイソプレン鎖を接続することができ、このタイプの結合は架橋として知られています。 ほとんどの鎖が結合しているため、架橋によりポリマーの剛性が増加します。 その結果、隣接するチェーンの相対的な動きが減少します。 そのため、加硫に使用する硫黄の量を制御することで、ゴムの剛性と弾性を調整します。

ポリマーは、ポリマー鎖のユニークな構造に従って、直鎖または分岐に分類できます。

線状ポリマーは、分岐が最小限またはまったくありません。重要なことに、モノマーでは、置換基は分岐とは見なされません。

分岐ポリマーでは、二次ポリマー鎖の分岐がメインポリマー鎖に接続されています。それらは異なる構造上のバリエーションを持つことができます。

重合中に、ポリマーの成長部位がポリマー鎖の端から他の領域に移動すると、分岐が発生します。

分岐の影響に注意するために、ポリエチレンについて考えてみましょう。高密度ポリエチレンの変種は線状ですが、低密度のポリエチレンの変種は大きく分岐しています。

その結果、高密度バリアントは、効率的な密充填と分散力の増加により、高い融点と剛性を示します。

ポリマーでは、ポリマー鎖間に共有結合架橋を導入することにより、追加の構造変化が達成されます。例えば、ゴムの加硫は、ポリマー鎖間のジスルフィド架橋をもたらす。