高分子材料

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高分子材料とは

高分子材料

高分子材料とは、高分子化合物という分子量が10000を超える化合物で構成される材料のことです。高分子となる分子量の明確な基準はありません。

高分子材料は、低分子材料であるモノマーから高分子をつくる反応(重合)を経てつくられ、モノマーが多数(ポリ)集まった化合物という意味でポリマーとも呼ばれます。

高分子材料の種類

高分子材料の種類には、天然高分子、既存の人工素材、合成高分子があります。高分子材料とは、合成高分子を指すことが一般的です。

合成高分子は、ポリエチレン、ポリプロピレン、スチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル、PET繊維、ナイロン繊維、エンジニアリングプラスチック(エンプラ)、ポリウレタン、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、汎用/特殊合成ゴムなどの種類があります。

高分子材料の特徴

高分子材料(合成高分子)の特徴は、①加工性、②軽量性、③強度が挙げられます。

  1. 加工性
    金属やガラスに比べ、100~200℃の比較的低温で溶融できること、また溶剤に溶解したり、原料、半原料の段階で流動性があるので、成形時に加工し易いという特徴があります。
  2. 軽量性
    一般的に比重は1~1.5程度で、ポリエチレンやポリプロピレンの比重は、0.90~0.97で1を切る材料もあります。鉄鋼の比重が7.8、アルミが2.7と比較すると、高分子材料が軽量であることがわかります。高分子材料の強度をもたせるために充てん材を加えると比重が2を超えることもありますが、発泡製品にすると0.1になるなど、用途に応じて配合や製法を変えることで、重量を変化させることが可能です。
  3. 強度
    強度については、いくつか指標がありますが、ここでは引張り強さを例に上げて説明します。プラスチック、ゴムといったものが代表されるように高分子材料そのものは、金属やガラスと比べると強度の大きい材料ではありません。しかし、ガラス繊維や炭素繊維などの充てん材を加えることで、プラスチックの強度を数倍まで上げることができます。比重が小さいプラスチック材料が、鉄鋼などの金属材料に匹敵する強度を得ることができ、特にFRPと呼ばれる炭素繊維強化プラスチックは、マグネシウム合金やジュラルミンを凌駕する強度を持っています。

参考文献
https://www.comtec.daikin.co.jp/SC/glossary/polymeric-material.html
https://www.monotaro.com/s/pages/readingseries/kagakukoubunshikisokouza_0406/