人類は有史以来、木材、皮革、羊毛などの天然高分子材料を利用してきましたが、合成高分子材料が使用可能になったのは、1800年代にゴム技術が発達してからです。最初の合成ポリマー材料であるセルロイドは、1869 年にジョン ウェスリー ハイアットによって硝酸セルロースと樟脳から発明されました。合成ポリマーにおける大きな進歩は、1907 年のレオ ヘンドリック ベーケランドによるベークライトの発明でした。1920 年代のヘルマン シュタウディンガーの研究は、繰り返し単位の長鎖の高分子の性質を明確に実証しました。1 「ポリマー」という言葉はギリシャ語に由来し、「多くの」という意味です。部品'。ポリマー産業の急速な成長は第二次世界大戦の直前に始まり、アクリルポリマー、ポリスチレン、ナイロン、ポリウレタンが開発され、その後 1940 年代と 1950 年代にポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンなどのポリマーが導入されました。1945年にはプラスチックの生産量はわずか約100万トンでしたが、1981年にはプラスチックの生産量が鉄鋼の生産量を上回り、それ以来その差は拡大し続けています。
純粋なポリマーがそのまま加工されることはほとんどありません。これらは、通常は機械的ブレンドまたは溶融状態での混合によって他の材料と混合され、その後の加工操作で使用されるペレット、粉末、またはエークが生成されます2。このような混合製品は「プラスチック」と呼ばれますが、これはギリシャ語で「柔軟」を意味します。コンパウンドには、添加剤（コスト削減のため）、強化剤、他のポリマー、着色剤、難燃剤、安定剤（光、熱、その他の環境要因による劣化を防ぐため）、およびさまざまな加工助剤が含まれる場合があります。
合成ポリマーは 2 つのカテゴリーに分類できます。熱可塑性プラスチック (これまでで最も体積が大きい) は、加熱すると溶解し、冷却すると固化し、再溶解を繰り返すことができます。主な種類としては、ポリエチレン（PE）、ポリプロピレン（PP）、ポリスチレン（PS）、ポリ塩化ビニル（PVC）、ポリカーボネート（PC）、ポリメタクリル酸メチル（PMMA）、ポリエチレンテレフタレート（PET）、ポリアミド（PA、ナイロン）などがあります。熱硬化性樹脂は、熱と圧力を加えると架橋、つまり永久的な三次元ネットワークの形成により硬化します。再加工のための加熱では柔らかくなりません。ベークライト、エポキシ、およびほとんどのポリウレタンは熱硬化性です。
この概要は、もっぱら熱可塑性プラスチックの処理に特化しています。市販の熱可塑性プラスチックは、その性能に応じて「コモディティ」(PE、PP、PS、PVC などの低性能)、「エンジニアリング」(PC、ナイロン、PET など)、または「高度」(最高性能、例えば、液晶ポリマー (LCP)、ポリフェニレンスルフィド (PPS)、およびポリエーテルエーテルケトン (PEEK))。予想されたエンジニアリングおよび先端ポリマーの爆発的な成長は実現しませんでした。プラスチックの使用は過去 30 年間にわたって継続的に増加してきましたが、主に日用品分野での使用でした。現在、汎用ポリマーは生産量の約 88%、エンジニアリング プラスチックは約 12%、進歩は 1% 未満です3。先端ポリマーのキログラムあたりの価格は汎用ポリマーの価格よりもはるかに高いですが、経済に対する世界的な価値は依然として非常に小さいです。
汎用プラスチックは、金属やセラミックと比較すると強度や剛性が低く、力が加わるとクリープが発生する傾向があります。また、固体として使用する場合には温度制限もあります (ほとんどの場合、100 ～ 250°C の範囲で融解します)。汎用プラスチックの引張弾性率は約 1 GPa です (鋼の場合は 210 GPa)。ポリマー鎖を整列させることで大幅な改善が可能です。実際、炭素間の結合は非常に強力であり、鋼を超える弾性率値をもつシングル Ž ラメント ポリエチレンが製造されています。高い配向性は、押出成形とその後の低温での延伸などの特別な加工技術によって実現できます。低温ではポリマー鎖の移動性が制限され、延伸後も配向が残ります。シングルサイトのメタロセンベースの触媒の最近の発見と開発により、分子構造が制御され、特性が向上した新しいグレードの汎用ポリマーが誕生しました。
世界のポリマー生産量は 3、1975 年の年間 2,700 万トンから 2000 年には約 2 億トンまで増加し、今も増加し続けています。最近の報告によると、2000 年の米国におけるプラスチック製品の出荷額は 3,300 億ドルに達し、上流供給産業の売上高は 900 億ドルで、年間総額は 4,200 億ドルに達しました。総雇用者数は 240 万人と推定され、これは米国の労働力の約 2% に相当します。ポリマー産業の成長は、容易な成形と製造、低密度、耐腐食性、電気絶縁性と断熱性、そして多くの場合単位重量あたりの良好な剛性と靭性などのプラスチック製品の特性のユニークな組み合わせの結果です。
投稿日時: 2018 年 2 月 4 日