ホモポリマーとコポリマー。プラスチック部品の化学

おい！有機化学のファンは誰ですか? *コオロギ* OK、あなたはそれを研究するのが好きではないかもしれませんが、炭素ベースの分子の鎖がなければ、人生は荒いでしょう.プロトラブズでは、ポリマーと呼ばれる原子が結合した特別なグループに敬意を表しています。私たちが製造に使用するプラスチックはすべて炭素分子の鎖に基づいており、その化学構造が強度、環境との相互作用、外観などに影響を与えるため、これは特に当てはまります。しかし、これは組織化学コースではありません。いいえ。これは、有機分子のさまざまな鎖が、部品を作るために選択した材料にどのように影響するかを理解するのに役立つブログ投稿です.それでは、C (Carbon の場合) をください!

モノマー:プラスチックの構成要素

モノマーは、他の分子と結合したい分子であり、そうすると、ストリングチーズのようなポリマーと呼ばれる鎖を形成します.当然のことながら、そのプロセスは重合と呼ばれます .簡単にするために、ホモポリマーは単一タイプのモノマーの長い鎖を含む鎖であることを知っていれば十分です.共重合体は、結合した 2 つ以上の異なる種類の単量体で構成されています。

モノマーがなければ、プラスチックはありません。一般的なものには、エチレン、プロピレン、スチレン、ホルムアルデヒド、フェノール、アセトニトリル、エチレングリコールなどがあります。

ホモポリマーとコポリマーの化学的比較

特徴	ホモポリマー	コポリマー
ケミカルメイク	単一繰り返しモノマー	2 つ以上のモノマー
構造	シンプルチェーン	複雑な連鎖
例	PVC、ポリエチレン、 ポリプロピレン、 ポリスチレン	ポリ（酢酸ビニル）、 ポリ（エチレンオキシド）

たとえば、おそらく地下室のいたるところに見られる白い配管である PVC は、1 種類のモノマー (塩化ビニル) で構成されており、それらが連鎖してポリ塩化ビニルになっています。 「ポリ」の部分は「多い」という意味です。コポリマー ナイロン 6/6 は、アジピン酸とヘキサメチレンジアミンの 2 つのモノマーの組み合わせです。

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コポリマーの構築

では、初デートの相手をドキドキさせる情報をご紹介します。これは、単純な分子からより複雑な共重合体に移行する方法の基本的な例です (図を参照)。塩基性炭化水素であるベンゼン環から始めます。各炭素原子は安定性を達成するために 4 つの結合を必要とし、各炭素原子は 1 つの炭素原子に 1 回、他の隣接する炭素原子に 2 回結合しているため、ベンゼンがそれを持っていることがわかります。バランスの取れた分子を完成させるために、各炭素に水素原子を追加します。

このスチレン (モノマー) を作るには、水素原子の 1 つを C2H3 分子に置き換えます。炭素には 4 つの結合があり、各水素には 1 つの結合があるため、安定した分子が得られます。

ホモポリマーのポリスチレンを作るには、スチレン分子を結合します。炭素への 4 つの結合と水素への 1 つの結合はまだ存在します。安定しています。

ポリスチレンから ABS への次のジャンプは、スチレンにアクリロニトリルとブタジエンのモノマーを追加する必要があるため、もう少し複雑です。複数の種類のモノマーを持つことで、これがコポリマーになります。すべての原子は、1 つ、4 つ、または窒素の場合は 3 つの結合で満足しています。

2 回目のデートは確実です。

ホモポリマーとコポリマー:ホモポリマーとコポリマーの違い

たとえば、2 つのアセタール、ホモポリマーの Delrin とコポリマーの Celcon (別名 Tecaform) を比較してみましょう:

特徴	ホモポリマー	コポリマー
結晶化度	より高い	下
剛性	X
引張強さ	X
Impact resistance	X
Creep resistance	Initially good	Better in longer term
Oxidation resistance		X
Dimensional stability	Short term	Long term
Water resistance		X
Temperature resistance	Higher heat distortion temp	Endures exposure to long-term heat better

It should be noted that glass-filled copolymers tend to be stronger and longer-lasting than their homopolymer relative. The added glass fibers make all the difference here to improve mechanical properties. The above differences tend to ring true for all homopolymers and copolymers within related families of monomers.

Choosing Your Polymer

In the end, what matters is that you choose the best material for your part but knowing the basic differences between homopolymers and copolymers gives you some deeper insight into which is the best to choose.