【高分子・材料の科学知識】――高分子材料の添加剤の役割を36の観点から詳しく解説しよう。ぜひ広めたい+ljtjbx

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この投稿は、2015年11月23日10時17分にljtjbxによって最終的に編集されました。高分子材料の添加剤とは、材料の性能を向上させたり、加工を容易にしたり、新たな性能を与えたりするための添加物や補助剤のことであり、高分子材料における重要な機能性成分です。別名、助剤とも呼ばれます。製品の基体として重要な成分であり、製品の形状、構造、性能に大きな影響を与える大量に添加される物質は、一般的に添加剤の範疇には含まれない。 1、可塑剤（プラスチサイザー）； これはプラスチック分野で最もよく耳にする添加剤で、数年前の台湾の可塑剤問題がまるで昨日のことのように思い出されます。 プラスチックは文字通り、形を変えることができる材料であり、可塑剤もプラスチックの可塑性を高めるものと考えることができます。 プラスチックの本体はすべて高分子で、例外はない；高分子の基本的な概念というのは、つまり分子量が非常に大きいということです。微視的に見ると、とてもとても長い分子鎖を持っており、最も基本的な形状はムカデのような形をしています。マクロ的に見ると、密集恐怖症の人は避けますが、他の人なら何千ものムカデに絡まれている感覚を想像できるでしょう（頭がズキズキしてくるので、一旦落ち着いて、代わりに三つ編みに例えてみましょう。サイドチェーンは無視します）；編み込みがきつすぎると変形しにくくなるため、三つ編みをツインテールにするにはまず、編み込みを少しほどいておく必要があります。高分子材料に最もよく用いられる方法は加熱し、その後再び編み込みを結ぶことです。これが成形と呼ばれ、例えばブロー成形や押出成形などがあります。 しかし、高分子の性能はさまざまで、中には「解重合」の過程で容易に劣化してしまうものもある。特に顕著なのがPVCで、通常は170度まで加熱しなければ加工できないが、140度で既に塩化水素、つまり酸素ガスを放出し始めるため、非常に厄介である。考えてみましょう。もし寝起きに髪が絡み合ってとかせなくなったらどうすればいいでしょうか？誰かはこれを新しいヘアスタイルとして外出するかもしれませんが、ほとんどの人は髪を洗うことを選ぶでしょう。そこで科学者たちもこの方法を思いつき、PVCに可塑剤を加えることで、140度の条件で加工することができるようになったのです。 可塑剤の選び方もまた一つの学問であり、ごま油で髪を洗うことができないのと同じ理屈です。PVCに使用される可塑剤のほとんどはフタル酸エステル類で、問題視されているDEHPも含まれます。効果について話すので、ここでは健康に関する話はこれ以上しません。 注意すべき点は、可塑剤は比較的容易に析出して製品品質に影響を与えるため、たとえ析出しなくてもプラスチックの強度が低下するということです。そのため、プラスチック加工企業は可能な限り使用しない方針を取っています。使用量から見ると、PVCとPVDCという2種類のプラスチックに使用される可塑剤が、可塑剤業界全体の使用量の90％以上を占めており、これもまたこの点を裏付けています。ですから、「プラスチックにはすべて可塑剤が含まれている」という説は、疑いの目で見る必要があります。 2、タフニサー：可塑剤と混同されやすく、実際に一部の可塑剤もタフニサーとして使用できる。この場合、両者の原理は通常、高分子の結晶性を変化させることにあるためだ。しかし、製品の仕様に関して言えば、実際には両者は異なります。やはり髪の毛で例えると、可塑剤は水に相当し、主に加工工程を担っています。一方、タフニング剤はヘアケア製品に相当し、主にその後の使用過程を担っています。 一部のプラスチックはとてももろく、使うときはガラスのようで、床に落とすだけで割れてしまいます。明らかに使い勝手が良くありません。多くの人がプラスチック製品を好むのも、簡単に壊れないからではないでしょうか。タフニング剤の役割は、この問題を解決することです。PVCプラスチックの場合、可塑剤は同時にタフニング剤でもありますが、他のプラスチック用のタフニング剤は多種多様で、ゴムのような高分子をそのままタフニング剤として使用するものもあります。 3、酸化防止剤 ラーメンなどの食品の健康問題に関心がある人なら、BHTという物質の名前を聞いたことがあるでしょう。数年前に報道されたことがあります。 BHTは最も一般的なフェノール系抗酸化剤であり、プラスチック業界で非常に広く使用されており、材料加工業界ではほぼ必須品と言えます。 プラスチックは有機高分子で、分子自体はかなりもろいものです。高温状態で酸素のような危険な要素に遭遇すると非常に危ないのです。それは、簡素な服を着た若い娘が静まり返った夜の街に出て行くのに似ています。私たち皆が知っているように、本来起こってはならないある種の問題の元凶は酸素であり、高分子自体には関係ありません。しかし酸素の力はあまりにも強く、地球はそれなしでは生きていけないのです。そのため、高分子にはより多くの「服」、つまり抗酸化剤を着せてやるしかありません。実際に酸素に遭遇したときには、その「外套」を脱ぎ捨てて、まるでカマキリが殻を脱ぐようにして、さらに悪い結果が起こるのを防ぐのです。これが基本的に抗酸化剤の作用です。 4、難燃剤 難燃剤はプラスチック産業での利用は多くないが、非常に重要である。もし私たちのプラスチック加工業界がすべて基準に従って難燃性プラスチックを製造すれば、多くの火災による被害は軽減されるだろう。ですので、もう一つ個人的な意見を付け加えますと、現在、国内のプラスチック加工業界における添加剤の問題は、無闇に使用されているだけでなく、誤って使用されたり、不足して使用されたりする問題もあります。そして後者の二つの問題の方がより深刻です。添加剤がもたらす弊害よりも、私たちを守る効果の方が断然大きいのです。 難燃剤の働きは単純で、燃焼速度を抑えるものです。多くはリンや塩素を含む物質で、速やかにフリーラジカルを生成することで火の拡大を防ぎます。