ポリプロピレン
Channel: 宇宙のすべての知識 プリンシピア
Date: 28/12/2021

ポリプロピレン, by Wikipedia https://ja.wikipedia.org/wiki?curid=157662 / CC BY SA 3.0

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ポリプロピレン（polypropylene、略称PP）とは、プロピレンを重合させた熱可塑性樹脂である。
ポリプロピレンは汎用樹脂の中で、最高の耐熱性を誇り、比重が最も小さくて水に浮かぶという特徴を有する。
さらに汎用樹脂としては比較的、強度が高く、耐薬品(酸、アルカリを含む)性に優れ、吸湿性が無いといった特長も有している。
しかし、染色することが困難であり、さらに耐光性が低い為、ファッション性の高い服地の繊維用途には向かない。
工業的に製造が可能であり、文具、紙幣、自動車部品、包装材料、繊維製品、プラスチック部品、種々の容器、実験器具、スピーカーのコーンなど幅広い用途を持っている。
2011年の全世界の生産能力、生産実績、総需要は、62,052千トン、50,764千トン、49,366千トンであった。
一方、2012年の日本国内総需要は、2,297,562トンであった。
同年の生産・輸入・輸出は、2,390,256トン(415,809百万円)、302,133トン(51,258百万円)、308,229トン(41,035百万円)であった。
アイソタクチック (上) とシンジオタクチック (下) ポリプロピレンの立体規則性は、ポリプロピレンの構造と物性を理解する上で非常に重要な概念である。
隣り合うメチル基（右の図中のCH3）の相対的配置が、最終ポリマーの結晶形成に強く影響を与える。
なぜなら、各メチル基が空間配座を決めるからである。
立体規則性の違いにより、アイソタクチック(イソタクチック)、シンジオタクチック、アタクチックの立体規則性（タクティシティー）の異なったポリプロピレンが合成される。
アイソタクチックとは、不斉炭素が同じ絶対配置を持つような構造である。
具体的には、プロピレン側鎖のメチル基が全て同じ方向を向いていて、かつ、プロピレンが頭-尾結合している構造である。
一方、シンジオタクチックとは、不斉炭素の絶対配置が交互に並ぶ構造である。
絶対配置がランダムな構造をアタクチックと言う。
なお、アタクチックポリマーは通常、結晶化しない。
大部分の工業的に入手可能なポリプロピレンは、結晶性のアイソタクチックポリマーを主成分とし、0.5％から2％程度のアタクチックポリマーを含んでいる。
アタクチックポリマーは、キシレンなどの有機溶媒に可溶なので、この性質を用いて市販のポリプロピンから分離することが可能である。
タクティシティーは、13C-NMR（C13 Nuclear Magnetic Resonance: 炭素13核磁気共鳴）を用いて、メチル基のシン配置（隣り合うメチル基が同側）と、トランス配置（隣り合うメチル基が反対側）の分率を測定することにより得られる。
アイソタクチックポリプロピレン、シンジオタクチックポリプロピレンは、結晶性の樹脂である。
アイソタクチックポリプロピレンの結晶構造は、3/1螺旋鎖を基礎とする、α晶、β晶、γ晶、スメクチック晶などの結晶構造を取ることができる。
支配的な結晶構造は、α晶(単斜晶)であり、これは、αI(空間群C2/c)とαII(空間群P21/c)に分けられる。
α晶は、ラメラ構造が特異であり、親ラメラにほぼ直角方向に娘ラメラが成長したクロスハッチ構造を形成する。
β晶は、六方晶であり、ラメラ構造は通常のα晶のようなクロスハッチ構造はとらない。
γ晶は、三斜晶である。
通常工業的に用いられる加工条件では、発現しない。
スメクチック晶は、工業的には、フィルム成形での急冷によって現れる。
シンジオタクチックポリプロピレンの結晶構造は、8/1螺旋鎖を基礎とする斜方晶である。
ポリプロピレンは、コモノマー（主としてエチレン）との共重合の形態において3種に分類される。
すなわち、ホモポリマー、ランダムコポリマー、ブロックコポリマーである。
ホモポリマー ホモポリマーは、プロピレンだけによる単独の重合体である。
プロピレンと連鎖移動剤としての水素のみを用いて重合する。
上述の立体規則性の他、分子の1次構造の違いは、末端のメチル基の挿入による違いにより、n-ブチル基あるいはi-プロピル基になる。
メタロセン触媒により得られるポリマーでは、2,1挿入や1,3挿入により見かけ上エチレンが共重合された構造となる。
アイソタクチックポリプロピレンのDSC（Differential Scanning Calorimeter: 示差走査熱量計）によって測定される融点は、約165 ℃である。
一方で、...