重合体

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出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2023/08/22 08:58 UTC 版)

劣化

詳細は「ポリマーの劣化（英語版）」を参照

暑さ寒さ、ブレーキ液、太陽光に30年間もさらされたプラスチック製品。素材の変色、膨張、ひび割れが見られる。

ポリマーの劣化とは、熱、光、特定の化学物質、酸素、酵素など、1つまたは複数の環境要因の影響下で、ポリマーまたはポリマー系製品の特性（引張強度、色、形状、分子量）が変化することである。このような物性の変化は、多くの場合、ポリマー骨格の結合破壊（英語版）の結果であり、分子鎖の末端や鎖内の任意の位置で起こりうる。

このような変化は望ましくないことが多いが、ときには生分解やリサイクルのように、環境汚染を防ぐことを目的としている場合もある。また、分解は生物医学的な場面でも有用である。たとえば、ポリ乳酸とポリグリコール酸の共重合体は、創傷を縫合した後にゆっくりと分解する加水分解性縫合糸に使用されている。

ポリマーの分解しやすさはその構造に依存する。エポキシや芳香族官能基を含む鎖は、特に紫外線による分解（英語版）を受けやすく、また、ポリエステルは加水分解による劣化を受けやすい。不飽和（英語版）骨格を含むポリマーは、オゾンクラッキング（英語版）によって劣化する。炭素系ポリマーは、ポリジメチルシロキサンのような無機高分子（英語版）よりも熱劣化が起こりやすく、そのためほとんどの高温用途には適さない。

ポリエチレンの劣化は、ポリマーの原子を結合している結合が無作為に切れるランダム切断によって起こる。ポリエチレンは、450 °C以上に加熱すると分解して炭化水素の混合物を形成する。また、分子鎖末端の切断の場合、モノマーが放出され、このプロセスはアンジッピング（unzipping）または解重合（英語版）（depolymerization）と呼ばれる。どの機構が支配的かは、ポリマーの種類や温度に依存する。一般に、反復単位に小さな置換基を持たないか、1つしか持たないポリマーは、ランダム鎖切断によって分解する。

リサイクル目的でのポリマー廃棄物の分別では、プラスチックの種類を識別するために米国プラスチック産業会（英語版）が開発した樹脂識別コードを使用することで容易にすることができる。

ポリマー製品の故障

安全上重要（英語版）なポリマー部品の故障は、ポリマー製の燃料配管（英語版）の亀裂や劣化による火災など、重大事故につながる可能性がある。特に1990年代の米国で、アセタール樹脂製の配管継手やポリブチレン（英語版）管の塩素による亀裂により、住宅で多くの深刻な浸水を引き起こした。水道水中の微量の塩素が配管のポリマーを劣化させる問題は、部品の押出成形や射出成形が不十分な場合に急速に起こった。成形不良のアセタール継手が侵され、応力が集中する継手のねじ山に沿って亀裂が入った。

ポリマーの酸化は、医療機器でも事故を引き起こしている。最も古くから知られている故障モードの一つがオゾンクラッキング（亀裂）で、これは天然ゴムやニトリルゴムなどの影響を受けやすいエラストマーで、オゾンが攻撃する際の分子鎖切断によって起こる。これらのゴムは、反復単位に二重結合を含んでおり、オゾン酸化によって切断される。燃料配管に亀裂が入るとチューブ断面を貫通し、燃料漏れの原因となりうる。エンジンルーム内でクラックが発生すると、電気火花がガソリンに引火し、重大な火災を引き起こす可能性がある。医療用途では、ポリマーの劣化が埋め込み型器具の物理的および化学的特性の変化をもたらす可能性がある^[62]。

ナイロン6,6は酸による加水分解（英語版）を受けやすく、ある事故では燃料配管の破断によって軽油が道路に流出した。軽油が道路に流出すると、堆積物がブラックアイスのように滑りやすくなるため、後続車の事故を引き起こす可能性がある。さらに、軽油がアスファルト合材からアスファルテン（英語版）を溶出させるため、アスファルトコンクリート路面が損傷し、アスファルト路面の劣化と道路の構造的完全性が損なわれる。

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