重合体

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重合体(じゅうごうたい)またはポリマー英語:polymer)とは、複数のモノマー(単量体)が重合する(結合して鎖状や網状になる)ことによってできた化合物のこと。このため、一般的には高分子有機化合物である。現在では、高分子と同義で用いられることが多くなっている。ポリマー(polymer)の poly- は接頭語で「たくさん」を意味する。

2種類以上の単量体からなる重合体のことを特に共重合体と言う。

身近なものとしては、繊維に用いられるナイロン、ポリ袋のポリエチレンなどの合成樹脂がある。また、生体内のタンパク質は、アミノ酸の重合体である。

高分子でない(分子量の低い)重合体の例[編集]

2分子以上が重合したものが重合体と呼ばれる中で重合数の低い順から

  • 1分子: モノマー(単量体)
  • 2分子: ダイマー(2量体)
  • 3分子: トライマー、またはトリマー
  • 4分子: テトラマー

と呼ぶ。 また、重合体を構成する分子がすべて同一分子の場合、接頭辞 homo- を付けて、ホモダイマー、ホモテトラマー、などと呼ばれる。反対に、構成分子が異なる場合は、接頭辞 hetero- を付けてヘテロダイマー、ヘテロトライマー、などと呼ばれる。

重合体と言うと重合度の大きな高分子を指すことが多いため、2分子以上で十数分子程度までのものは、それと区別するためにオリゴマー (oligomer)と呼ばれることもある。

重合度の大きな重合体の例は、高分子を参照。

分子間力[編集]

ポリマー鎖の間の引きつける力は、ポリマーの性質の大部分を決定づける役割がある。ポリマー鎖は大変長いので、鎖間に働く力は典型的な分子と比べてはるかに超える増幅をしている。長い鎖はほとんど非結晶状態になっている(ランダムに配向している)。ポリマーは絡まったスパゲッティーのような有様で、あるスパゲッティーを引っ張ると、他の鎖は一層絡まり具合がひどくなる。この様な強い力は強い張力と高い融点といった一般的性質に現れている。

ポリマーの分子間力はモノマー単位の分極で決定される。アミド結合を持つポリマーは隣接した鎖の間で水素結合を形成する。鎖の N−H 基上の正電荷の水素原子が、他の鎖の C=O 基の酸素原子に強く吸引される。これらの強固な水素結合は、例えばケブラーの高い張力と高融点に現れている。

ポリエステルは C=O 基の酸素間や H−C 基の水素間で双極子間結合する。双極子結合は水素結合ほどは強くなく、ポリエチレンテレフタレート(PET)の融点と強度はケブラーより低いが、ポリエステルは柔軟性が高い。しかし、PET は永久双極子を持たない。ポリエチレン鎖の間の吸引力はファンデルワールス力に起因する。

分子は周囲に負電荷の電子の雲をまとっている。2つの鎖が近づくと、それぞれの電子雲は反発する。このことはポリマー鎖の片側の電子密度を低下させる効果があり、そちら側はわずかに正に分極する。この電荷は次のポリマー鎖を実際に引き付けるのに十分である。ファンデルワールス力は非常に弱く、それゆえ、ポリエチレンは低い温度で融解する。

関連項目[編集]