高校化学
Unit 25
合成高分子②
加熱で溶けるプラスチックと溶けないプラスチックの違いは？機能性高分子や環境問題まで合成高分子の全体を俯瞰しよう。
♻️ 熱可塑性・熱硬化性🌱 生分解性⚡ 機能性高分子
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熱可塑性・熱硬化性プラスチック
プラスチック（合成樹脂）は加熱に対する応答で2種類に分けられる。熱可塑性（thermoplastic）は加熱で軟化・冷却で固化を繰り返す。熱硬化性（thermosetting）は一度固化すると再び加熱しても溶けない。
🔩 熱可塑性と熱硬化性の比較
| 種類 | 構造 | 代表例 | 用途 |
|---|---|---|---|
| 熱可塑性 | 線状・枝分かれ構造（高分子鎖が絡み合うだけ） | PE, PP, PVC, PS, PET | ボトル・フィルム・繊維（リサイクル可能） |
| 熱硬化性 | 三次元網目構造（架橋が多い） | フェノール樹脂・尿素樹脂・エポキシ樹脂・メラミン樹脂 | 電気部品・接着剤・食器（リサイクル困難） |
⚗️ 代表的な熱硬化性樹脂
| 樹脂名 | 原料モノマー | 特徴・用途 |
|---|---|---|
| フェノール樹脂（ベークライト） | フェノール + ホルムアルデヒド | 電気絶縁性・耐熱性；プリント基板・電話機ボディ |
| 尿素（ユリア）樹脂 | 尿素 + ホルムアルデヒド | 木材接着剤；家具のパーティクルボード |
| メラミン樹脂 | メラミン + ホルムアルデヒド | 食器・化粧板；硬くて光沢がある |
| エポキシ樹脂 | エポキシ化合物 + 硬化剤 | 高強度接着剤・炭素繊維複合材料 |
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機能性高分子と高分子の環境問題
現代社会では高分子材料の機能性が急速に発展。イオン交換樹脂・吸水性高分子・生分解性プラスチックなどが代表例。一方でプラスチック廃棄物（マイクロプラスチック問題）への対応も重要な課題。
🌱 主な機能性高分子
| 名称 | 機能・仕組み | 応用 |
|---|---|---|
| 陽イオン交換樹脂 | −SO₃H 基（スルホン酸基）が H⁺ を他の陽イオンと交換 | 硬水軟化・医薬品精製 |
| 陰イオン交換樹脂 | −N(CH₃)₃⁺OH⁻ 基が OH⁻ を他の陰イオンと交換 | イオン除去・脱塩 |
| 高吸水性樹脂 | ポリアクリル酸 Na などが水を吸収してゲル化（自重の数百〜数千倍） | 紙おむつ・農業用保水材 |
| 生分解性プラスチック | ポリ乳酸（PLA）など；微生物により H₂O + CO₂ に分解 | 包装・農業マルチフィルム |
| 導電性高分子 | ポリアセチレンなど共役系；電子が移動できる | 有機EL・太陽電池 |
✅ この単元のまとめ
- 熱可塑性：加熱で溶ける（線状）→ リサイクル可。PE, PP, PVC, PET
- 熱硬化性：加熱で硬化したまま（網目状）→ リサイクル困難。フェノール・メラミン樹脂
- フェノール樹脂：フェノール + ホルムアルデヒドの縮合；最初の合成樹脂（ベークライト）
- イオン交換樹脂：−SO₃H（陽イオン交換）・−NR₃OH（陰イオン交換）
- 高吸水性樹脂（ポリアクリル酸Na）：自重の数百〜数千倍の水を吸収
- 生分解性プラスチック（PLA など）：微生物分解でマイクロプラスチック問題の解決策
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