ポリエチレン

ポリエチレン
リスモノマーの骨格式
リスモノマーの骨格式
ポリエチレンの空間充填モデル
ポリエチレンの空間充填モデル
粒状ポリエチレンのサンプル
粒状ポリエチレンのサンプル
名前
IUPAC名
ポリエチレンまたはポリメチレン[ 1 ]
その他の名前
ポリエチレン​
識別子
略語 体育
ケムスパイダー
  • なし
ECHA 情報カード100.121.698
ケッグ
メッシュポリエチレン
ユニイ
プロパティ
（C 2 H 4）n
密度0.88～0.96 g/cm 3 [ 2 ]
融点115～135℃（239～275°F; 388～408 K）[ 2 ]
溶けない
ログP1.02620 [ 3 ]
磁化率（χ）
−9.67×10 -6 ( HDPE、SI、22℃) [ 4 ]
熱化学
標準生成エンタルピー（Δ f H ⦵ 298）
−28～−29 kJ/mol [ 5 ]
650～651 kJ/モル、46 MJ/kg [ 5 ]
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）における材料のものです。
最も安定な[ 6 ]ねじれ構造のポリエチレン内の繰り返し単位

ポリエチレンまたはポリエチレン（略称PE、IUPAC名はポリエチレンまたはポリメチレン）は、最も一般的に生産されているプラ​​スチックです。[ 7 ]ポリエチレンはポリマーであり、主に包装材（ビニール袋、プラスチックフィルム、ジオメンブレン、ボトル、カップ、瓶、フォルダーなどの容器）に使用されます。2017年現在、年間1億トン以上のポリエチレン樹脂が生産されており、プラスチック市場全体の34%を占めています。[ 8 ] [ 9 ]

ポリエチレンには多くの種類が知られており、そのほとんどは化学式(C 2 H 4 ) n で表されます。PEは通常、 nの値が様々なエチレンポリマーの混合物です。低密度、高密度、そしてそれらの様々なバリエーションがあります。架橋や共重合によって特性をさらに変えることができます。すべての形態は無毒で化学的に耐性があるため、多目的プラスチックとしてポリエチレンが人気を博しています。しかし、ポリエチレンの化学的耐性は、不適切に廃棄された場合、長寿命で分解しにくい汚染物質にもなります。[ 10 ]ポリエチレンは炭化水素であるため、無色から不透明（不純物や着色料を含まない）で、可燃性です。[ 11 ]

歴史

ポリエチレンは、ドイツの化学者ハンス・フォン・ペヒマンによって初めて合成されました。彼は1898年にジアゾメタンを研究していたときに偶然にそれを合成しました。[ 12 ] [ a ] [ 13 ] [ b ]彼の同僚であるオイゲン・バンバーガーとフリードリヒ・チルナーは、彼が作り出した白いワックス状の物質を特徴づけ、それが長い−CH2−鎖を含んでいることに気づき、それをポリメチレンと名付けました。[ 14 ]

1936年にICIの技術者に贈られたピルボックス。最初の1ポンドのポリエチレンで作られた。

工業的に実用化された最初のポリエチレン合成（ジアゾメタンは非常に不安定な物質として知られており、工業的合成では一般的に避けられています）は、1933年にイギ​​リスのノースウィッチにあるインペリアル・ケミカル・インダストリーズ（ICI）工場で、エリック・フォーセットとレジナルド・ギブソンによって偶然発見されました。[ 15 ]エチレンとベンズアルデヒドの混合物に極めて高い圧力（数百気圧）をかけると、再び白いワックス状の物質が生成されました。反応は装置内の微量酸素汚染によって開始されたため、当初は実験を再現することが困難でした。 1935年になってようやく、ICIの別の化学者マイケル・ペリンがこの事故を発展させ、再現性のあるポリエチレンの高圧合成法を確立し、これが1939年に始まった工業用低密度ポリエチレン（LDPE）生産の基礎となった。ポリエチレンは超高周波の電波で非常に低い損失特性を示すことがわかったため、第二次世界大戦の勃発に伴い英国での商用流通は停止され、秘密主義が敷かれ、この新プロセスはレーダー装置のUHFおよびSHF同軸ケーブルの絶縁体製造に使用された。第二次世界大戦中、ICIプロセスのさらなる研究が行われ、1944年にテキサス州サビーン・リバーのデュポン社とウェストバージニア州サウスチャールストンのユニオン・カーバイド社がICIからのライセンスを受けて大規模な商用生産を開始した。[ 16 ] [ 17 ]

ポリエチレンの商業生産における画期的な進歩は、穏やかな温度と圧力で重合を促進する触媒の開発から始まった。最初のものは、1951年にフィリップス石油会社のロバート・バンクスとJ・ポール・ホーガンが発見した三酸化クロムをベースにした触媒であった。[ 18 ] 1953年にドイツの化学者カール・ツィーグラーは、フィリップス触媒よりもさらに穏やかな条件で機能するハロゲン化チタンと有機アルミニウム化合物をベースにした触媒システムを開発しました。しかし、フィリップス触媒は安価で扱いやすく、両方の方法とも工業的に多用されています。1950年代末までには、フィリップス型触媒とツィーグラー型触媒の両方が高密度ポリエチレン（HDPE）の製造に使用されていました。1970年代には、ツィーグラーシステムは塩化マグネシウムを組み込むことによって改良されました。可溶性触媒であるメタロセンをベースとした触媒システムは、1976年にウォルター・カミンスキーとハンスイェルク・ジンによって報告されました。チーグラー触媒およびメタロセン触媒ファミリーは、エチレンと他のオレフィンとの共重合において非常に柔軟であることが証明されており、超低密度ポリエチレンや直鎖状低密度ポリエチレンなど、今日利用可能な幅広いポリエチレン樹脂の基礎となっています。このような樹脂は、 UHMWPE繊維の形で（2005年現在）、多くの高強度用途において アラミドに取って代わり始めています。

プロパティ

ポリエチレンの特性はその種類によって大きく異なります。分子量、架橋結合、共単量体の存在はすべてその特性に大きく影響します。この構造と特性の関係のため、多種多様なPEの開発に多大な努力が注がれてきました。[ 7 ] [ 19 ] LDPEはHDPEよりも柔らかく透明です。中密度および高密度ポリエチレンの融点は通常120～130 °C（248～266 °F）の範囲です。平均的な市販の低密度ポリエチレンの融点は通常105～115 °C（221～239 °F）です。これらの温度はポリエチレンの種類によって大きく異なりますが、ポリエチレンの融点の理論上の上限は144～146 °C（291～295 °F）と報告されています。燃焼は通常349 °C（660 °F）を超えると起こります。

ほとんどのLDPE、MDPE、HDPEグレードは優れた耐薬品性を有しており、強酸や強塩基に侵されず、穏やかな酸化剤や還元剤にも耐性があります。結晶性サンプルは室温では溶解しません。ポリエチレン（架橋ポリエチレンを除く）は通常、高温でトルエンやキシレンなどの芳香族炭化水素、またはトリクロロエタンやトリクロロベンゼンなどの塩素系溶剤に溶解します。[ 7 ]

ポリエチレンはほとんど水を吸収しません。水蒸気や極性ガスの透過性は、ほとんどのプラスチックよりも低いです。一方、酸素、二酸化炭素、香料などの非極性ガスは容易に透過します。

ポリエチレンは、先端が黄色い青い炎を出してゆっくりと燃焼し、パラフィン臭（ろうそくの炎に似た臭い）を発します。炎源を取り除いても燃焼を続け、滴り落ちます。[ 20 ]

ポリエチレンは前処理なしでは印刷や接着剤による接着ができません。プラスチック溶接により、高強度の接合を容易に実現できます。

電気

ポリエチレンは優れた電気絶縁体です。優れた耐トリー性を有しますが、静電気を帯びやすいという欠点があります（グラファイト、カーボンブラック、帯電防止剤の添加によって帯電を軽減できます）。純粋なポリエチレンの場合、誘電率は密度に応じて2.2～2.4の範囲にあり[ 21 ]、誘電正接が非常に低いため、コンデンサーの構成材料として適しています。同様の理由から、高周波同軸ケーブルやツイストペアケーブルの絶縁材としても広く使用されています。

光学

PEは、熱履歴とフィルムの厚さに応じて、ほぼ透明（透明）、乳白色（半透明）、不透明（不透明）と変化する。LDPEの透明度が最も高く、LLDPEはわずかに低く、HDPEは最も低い。結晶子が可視光の波長よりも大きい場合、透明性は低下する。 [ 22 ]

製造工程

モノマー

エチレン骨格
エチレン3Dモデル
エチレン（エテン）

成分またはモノマーはエチレン（IUPAC名エテン）であり、化学式C 2 H 4のガス状炭化水素であり、メチレン基（−CH2−）が互いに結合した構造です。PEの純度に関する一般的な規格は、水、酸素、その他のアルケン含有量が5ppm未満です。許容される汚染物質には、N 2、エタン（エチレンの一般的な前駆体）、メタンなどがあります。エチレンは通常、石油化学原料から生産されますが、エタノールの脱水によっても生成されます。[ 7 ]

重合

エチレンからポリエチレンへの重合は次の化学式で表されます。

n CH2=CH2（ガス）→ [−CH2−CH2− ]n(固体) Δ H / n  = −25.71 ± 0.59 kcal/mol (−107.6 ± 2.5 kJ/mol) [ 23 ] 

エチレンは触媒と接触した場合にのみ重合する安定した分子です。この反応は極めて発熱的です。配位重合は最も普及している技術であり、金属塩化物または金属酸化物が用いられます。最も一般的な触媒は、いわゆるチーグラー・ナッタ触媒と呼ばれる塩化チタン(III)です。もう一つの一般的な触媒は、シリカ上に酸化クロム(VI)を堆積させることによって得られるフィリップス触媒です。 [ 7 ]ポリエチレンはラジカル重合によって製造できますが、この方法は用途が限られており、通常は高圧装置が必要です。

接合

ポリエチレン部品を接合するために一般的に使用される方法は次のとおりです。[ 24 ]

感圧接着剤(PSA) は、表面の化学特性や電荷をプラズマ活性化、火炎処理、またはコロナ処理で変更すれば実現可能です。

分類

ポリエチレンは、密度と分岐によって分類されます。その機械的特性は、分岐の程度と種類、結晶構造、分子量などの変数に大きく依存します。ポリエチレンにはいくつかの種類があります。

販売量に関して、最も重要なポリエチレングレードは、HDPE、LLDPE、および LDPE です。

超高分子量（UHMWPE）

ステンレス鋼と超高分子量ポリエチレン製の人工股関節置換術

UHMWPEは、分子量が数百万、通常350万～750万amuのポリエチレンである。[ 25 ]分子量が大きいため非常に強靭な材料であるが、高密度ポリエチレン（例えば、0.930～0.935 g/cm 3 ）よりも密度が低いことからもわかるように、結晶構造への鎖のパッキング効率は低い。UHMWPEはあらゆる触媒技術で製造できるが、最も一般的なのはチーグラー触媒である。その抜群の強靭性と切断耐性、耐摩耗性、耐薬品性に​​優れているため、UHMWPEは多様な用途に使用されている。例えば、缶やボトルを扱う機械の部品、織機の可動部品、ベアリング、ギア、人工関節、スケートリンクのエッジ保護、船舶のスチールケーブルの代替品、肉屋のまな板などである。股関節や膝関節の置換に使用されるインプラントの関節部分の構築によく使用される。繊維としては、防弾チョッキの分野でアラミドと競合しています。

高密度（HDPE）

西オーストラリア州のアウトバックで設置中のHDPEパイプ。白い外層「Acu-Therm」は共押し出し加工されており、熱による発熱を軽減します。

HDPEは、密度が0.941 g/cm 3以上と定義されます。HDPEは分岐度が低いです。主に直鎖状の分子が密に詰まっているため、分子間力は分岐度の高いポリマーよりも強くなります。HDPEは、クロム/シリカ触媒、チーグラー・ナッタ触媒、またはメタロセン触媒によって製造できます。触媒と反応条件を選択することにより、発生するわずかな分岐を制御することができます。これらの触媒は、成長中のポリエチレン分子の末端でフリーラジカルの形成を促します。これにより、新たなエチレンモノマーが分子の中央ではなく末端に付加され、直鎖の成長が促進されます。

HDPEは高い引張強度を有し、牛乳パック、洗剤ボトル、バター容器、ゴミ箱、水道管などの製品や包装材に使用されています。

架橋（PEXまたはXLPE）

PEXは、ポリマー構造に架橋結合を導入した中密度から高密度のポリエチレンです。この架橋結合により、熱可塑性が熱硬化性に変化します。このポリマーは高温特性が向上し、流動性が低下し、耐薬品性も向上します。PEXは、金属製のニップルにフィットするように拡張でき、その後ゆっくりと元の形状に戻り、恒久的な防水接続を形成するため、一部の飲料水配管システムに使用されています。

中密度（MDPE）

MDPEは、密度が0.926～0.940 g/cm 3の範囲で定義されます。MDPEは、クロム/シリカ触媒、チーグラー・ナッタ触媒、またはメタロセン触媒によって製造できます。MDPEは優れた耐衝撃性と耐落下性を備えています。また、HDPEよりもノッチに対する耐性が低く、耐応力亀裂性もHDPEよりも優れています。MDPEは、ガス管や継手、袋、シュリンクフィルム、包装フィルム、レジ袋、スクリューキャップなどに一般的に使用されています。

線形低密度（LLDPE）

LLDPE は、密度が 0.915～0.925 g/cm 3の範囲で定義されます。LLDPE は、多数の短い分岐を持つ実質的に線状のポリマーで、通常はエチレンと短鎖アルファオレフィン( 1-ブテン、1-ヘキセン、 1-オクテンなど) との共重合によって製造されます。LLDPE は LDPE よりも引張強度が高く、LDPE よりも耐衝撃性と耐突き刺し性が高くなっています。LDPE と比較して、より低い厚さ (ゲージ) のフィルムをブロー成形でき、環境応力亀裂耐性に優れていますが、加工はそれほど簡単ではありません。LLDPE は包装に使用され、特にバッグやシート用のフィルムです。LDPE と比較してより薄い厚さを使用できます。ケーブル カバー、おもちゃ、蓋、バケツ、容器、パイプに使用されます。他の用途にも使用できますが、LLDPE は、その強靭性、柔軟性、および相対的な透明性から、主にフィルム用途に使用されます。製品例としては、農業用フィルム、サランラップ、プチプチ、多層フィルム、複合フィルムなどがあります。

低密度（LDPE）

LDPEの密度は0.910～0.940 g/cm 3の範囲で定義されます。LDPEは短鎖および長鎖の分岐度が高く、鎖が結晶構造に十分に詰まっていないことを意味します。そのため、瞬間双極子誘起双極子引力が小さいため、分子間力は弱くなります。その結果、引張強度は低下し、延性は増加します。LDPEはフリーラジカル重合によって生成されます。長鎖による高度な分岐度により、溶融LDPEは独特で望ましい流動特性を有します。LDPEは、硬質容器だけでなく、ビニール袋やフィルムラップなどのプラスチックフィルム用途にも使用されます。

LDPEの製造に使用されるラジカル重合プロセスには、成長中のPE鎖上のラジカル部位を「監視」する触媒は含まれていません。（HDPEの合成では、触媒が末端におけるラジカル形成を安定化させるため、ラジカル部位はPE鎖の末端にあります。）二次ラジカル（鎖の中間）は一次ラジカル（鎖の末端）よりも安定しており、三次ラジカル（分岐点）はさらに安定しています。エチレンモノマーが添加されるたびに一次ラジカルが生成されますが、多くの場合、これらは再配列してより安定した二次ラジカルまたは三次ラジカルを形成します。二次ラジカルまたは三次ラジカル部位にエチレンモノマーが添加されると、分岐が生じます。

超低密度（VLDPE）

VLDPEは、密度が0.880～0.915 g/cm 3の範囲で定義されます。VLDPEは、高レベルの短鎖分岐を有する実質的に線状のポリマーで、通常はエチレンと短鎖アルファオレフィン（例えば、1-ブテン、1-ヘキセン、1-オクテン）との共重合によって製造されます。VLDPEは、より多くのコモノマーを組み込むことができるメタロセン触媒を用いて製造されるのが一般的です。VLDPEは、ホースやチューブ、氷袋や冷凍食品袋、食品包装、ストレッチラップなどの用途に使用されるほか、他のポリマーと混合して耐衝撃性改質剤としても使用されます。

多くの研究活動は、ポリエチレン中の長鎖分岐の性質と分布に焦点を当ててきました。HDPEでは、これらの分岐の比較的少数（主鎖炭素あたり100～1,000分岐に1つ程度）が、ポリマーの レオロジー特性に大きな影響を与える可能性があります。

共重合体

エチレンは、α-オレフィンとの共重合に加え、他の様々なモノマーやイオン性化合物と共重合することができ、イオン化フリーラジカルを生成します。一般的な例としては、酢酸ビニル（得られた生成物はエチレン-酢酸ビニル共重合体、またはEVAで、運動靴のソールフォームに広く使用されています）や様々なアクリレートが挙げられます。アクリル共重合体の用途としては、包装材やスポーツ用品、セメント製造に使用される 高性能減水剤などがあります。

ポリエチレンの種類

「ポリエチレン」の物性は、その分子構造に依存します。分子量と結晶化度が最も重要な要素であり、結晶化度は分子量と分岐度に依存します。ポリマー鎖の分岐が少なく、分子量が低いほど、ポリエチレンの結晶化度は高くなります。結晶化度は35%（PE-LD/PE-LLD）から80%（PE-HD）の範囲です。ポリエチレンの密度は、結晶領域で1.0 g/cm 3、非晶質領域で0.86 g/cm 3です。密度と結晶化度の間にはほぼ直線関係があります。[ 19 ]

異なるタイプのポリエチレンの分岐度は以下のように模式的に表すことができます。[ 19 ]

PE-HDPE-HD（高密度ポリエチレン）の模式図
PE-LLD

PE-LLD（直鎖状低密度ポリエチレン）の模式図

PE-LDPE-LD（低密度ポリエチレン）の模式図

この図は、ポリエチレン主鎖、短鎖分岐、および側鎖分岐を示しています。ポリマー鎖は直線的に表されています。

チェーンブランチ

ポリエチレンの特性は、鎖分岐の種類と数に大きく依存します。鎖分岐は、高圧法（PE-LDのみ）または低圧法（その他のPEグレード）のいずれかのプロセスによって決まります。低密度ポリエチレンは、高圧法によるラジカル重合によって製造され、多数の短鎖分岐と長鎖分岐が形成されます。短鎖分岐は分子内連鎖移動反応によって形成され、反応は以下のメカニズムで進行するため、 常にブチルまたはエチル鎖分岐となります。

ポリエチレン（PE-LD）の合成中に側鎖が出現するメカニズム。

環境問題

ポリエチレン製のリサイクル可能なバッグ、樹脂識別コード
ポリエチレンにノーと言いましょう。標識。インド、ヒマーチャル・プラデーシュ州ナコ。

ポリエチレンは生分解性が低いため、広く使用されているため、廃棄物管理に潜在的な問題が生じています。2008年以降、日本ではプラスチックのリサイクルが増加しましたが、依然として大量のプラスチック包装が廃棄されています。日本におけるプラスチックリサイクルは、900億米ドル規模の潜在市場です。[ 26 ]

加熱によりポリエチレンを水素とグラフェンに急速に変換することが可能です。必要なエネルギーは、電気分解による水素製造よりもはるかに少ないです。[ 27 ] [ 28 ]

生分解性

ポリエチレンを分解する酵素や生物を発見するための実験が数多く行われてきました。ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアミドなどのプラスチックは、加水分解または空気酸化によって分解します。場合によっては、細菌や様々な酵素カクテルによって分解が促進されます。しかし、骨格がCC結合のみで構成されるポリマーでは状況は大きく異なります。これらのポリマーには、ポリエチレンだけでなく、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリレートも含まれます。これらのポリマーの分解速度はせいぜい非常に遅いのですが、収量と速度が非常に遅いため、分解実験は困難です。[ 29 ]状況をさらに混乱させるのは、予備的な成功例ですら、一般の報道機関によって熱狂的に歓迎されることです。[ 30 ] [ 31 ] [ 32 ]この分野における技術的な課題としては、提案されている分解に関与する酵素が特定されていないことが挙げられます。また、生物が分子量500を超える炭化水素を輸入できないという問題もあります。[ 29 ]

細菌と昆虫のケーススタディ

研究者の自宅にあったビニール袋に小さな穴が開いているのを観察した結果、インドミールモスの幼虫はポリエチレンを代謝すると言われています。空腹の幼虫が何らかの方法でプラスチックを消化したに違いないと推測した研究者と研究チームは、幼虫の腸内細菌を分析し、プラスチックを唯一の炭素源として利用できる細菌をいくつか発見しました。Plodia interpunctellaの幼虫の腸内細菌はポリエチレンを代謝するだけでなく、著しく分解し、引張強度を50%、質量を10%、ポリマー鎖の分子量を13%低下させました。[ 33 ] [ 34 ]

ガレリア・メロネラ（Galleria mellonella）の幼虫はポリエチレンを摂取するとされています。幼虫は、腸内細菌叢[ 35 ]と唾液に含まれるプラスチックを酸化・分解する酵素の組み合わせによってポリエチレンを消化することができます[ 36 ] 。

気候変動

プラスチックは周囲の太陽放射にさらされると、微量の温室効果ガスであるメタンとエチレンを生成します。最も高い割合でガスを放出するプラスチックは、低密度ポリエチレン（LDPE）です。密度が低いため、時間の経過とともに分解しやすく、表面積が大きくなります。LDPEを空気中で培養した場合、メタンとエチレンの放出速度は、水中で培養した場合と比較して、それぞれ約2倍と約76倍です。しかし、本研究で測定された放出速度に基づくと、プラスチックによるメタン生成は、現在、世界のメタン収支の中でわずかな割合を占めるに過ぎません。[ 37 ]

化学修飾ポリエチレン

ポリエチレンは、重合時に極性または非極性コモノマーによって改質されるか、重合後にポリマー類似反応によって改質される。ポリエチレンの場合、一般的なポリマー類似反応としては、架橋、塩素化、スルホ塩素化が挙げられる。

非極性エチレン共重合体

α-オレフィン

低圧法では、α-オレフィン（例えば、1-ブテンや1-ヘキセン）を添加することがあり、これらは重合中にポリマー鎖に組み込まれます。これらの共重合体は短い側鎖を導入するため、結晶性と密度が低下します。前述のように、これにより機械的特性と熱的特性が変化します。特に、PE-LLDはこの方法で製造されます。

メタロセンポリエチレン（PE-MC）

メタロセンポリエチレン（PE-M）は、メタロセン触媒を用いて製造され、通常はエチレン／ヘキセンなどの共重合体を含みます。メタロセンポリエチレンは、比較的狭い分子量分布、非常に高い靭性、優れた光学特性、均一なコモノマー含有量を特徴としています。狭い分子量分布のため、擬塑性挙動は少なくなります（特に高せん断速度下で）。メタロセンポリエチレンは、低分子量（抽出可能）成分の割合が低く、溶接およびシール温度が低いため、食品産業に特に適しています。[ 19 ]：238 [ 38 ]：19

多峰性分子量分布を有するポリエチレン

多峰性分子量分布を持つポリエチレンは、均質に混合された複数のポリマー画分から構成されています。このようなポリエチレンは、極めて高い剛性、靭性、強度、耐応力亀裂性、そして亀裂伝播抵抗性を備えています。これらは、高分子量ポリマー画分と低分子量ポリマー画分が同量で混合されています。低分子量単位は結晶化しやすく、緩和も速くなります。高分子量画分は結晶子間に結合分子を形成し、それによって靭性と耐応力亀裂性が向上します。多峰性分子量分布を持つポリエチレンは、二段階反応器、担体上に2つの活性中心を持つ触媒、または押出機での混合によって製造できます。[ 19 ]：238

環状オレフィン共重合体（COC）

環状オレフィン共重合体は、メタロセン触媒を用いてエチレンとシクロオレフィン（通常はノルボルネン）を共重合させることで製造される。得られるポリマーは非晶質ポリマーであり、特に透明性と耐熱性に優れている。[ 19 ] : 239 [ 38 ] : 27

極性エチレン共重合体

極性共単量体として使用される基本化合物は、ビニルアルコール (エテノール、不飽和アルコール)、アクリル酸 (プロペン酸、不飽和酸)、およびこれら 2 つの化合物のいずれかを含む エステルです。

不飽和アルコールとのエチレン共重合体

エチレン／ビニルアルコール共重合体（EVOH）は、（正式には）PEとビニルアルコール（エテノール）の共重合体であり、エチレン－酢酸ビニル共重合体の（部分的な）加水分解によって製造される（ビニルアルコール自体は不安定であるため）。しかしながら、EVOHは一般的に使用されるVACよりもコモノマー含有量が高いのが一般的である。[ 39 ] : 239

EVOHは、包装用多層フィルムにおいてバリア層（バリアプラスチック）として使用されています。EVOHは吸湿性（親水性）があるため、環境中の水分を吸収し、バリア効果を失います。そのため、他のプラスチック（LDPE、PP、PA、PETなど）で囲まれたコア層として使用する必要があります。EVOHは、街灯、信号機柱、防音壁などの腐食防止コーティング剤としても使用されています。[ 39 ]：239

エチレン/アクリル酸共重合体（EAA）

エチレンと不飽和カルボン酸（アクリル酸など）との共重合体は、様々な材料への良好な接着性、耐応力亀裂性、高い柔軟性を特徴としています。[ 40 ]しかし、エチレン単独重合体よりも熱や酸化に対して敏感です。エチレン/アクリル酸共重合体は接着促進剤として使用されます。[ 19 ]

ポリマー中に不飽和カルボン酸の塩が存在する場合、熱可逆性のイオンネットワークが形成され、これらはイオノマーと呼ばれます。イオノマーは透明度の高い熱可塑性プラスチックであり、金属への高い接着性、耐摩耗性、吸水性を特徴としています。[ 19 ]

不飽和エステルを含むエチレン共重合体

不飽和エステルをエチレンと共重合する場合、アルコール部分はポリマー骨格中に存在する場合（エチレン-酢酸ビニル共重合体の場合）と、酸部分に存在する場合（例えばエチレン-エチルアクリレート共重合体の場合）があります。エチレン-酢酸ビニル共重合体は、LD-PEと同様に高圧重合によって製造されます。コモノマーの割合は、ポリマーの挙動に決定的な影響を与えます。

密度は、結晶形成が乱れるため、コモノマーの割合が 10% まで低下します。割合が高くなると、密度はポリ酢酸ビニルの密度(1.17 g/cm 3 ) に近づきます。[ 39 ] : 235 結晶度が低下するため、エチレン酢酸ビニルコポリマーは、コモノマー含有量が増えるにつれて柔らかくなります。極性側基により、化学的性質が著しく変化します (ポリエチレンと比較して)。[ 19 ] : 224 コモノマー含有量とともに、耐候性、接着性、溶接性が向上しますが、耐薬品性は低下します。また、機械的性質も変化します。応力亀裂抵抗と冷間時の靭性は向上しますが、降伏応力と耐熱性は低下します。コモノマーの割合が非常に高い (約 50%) と、ゴム状の熱可塑性プラスチック (熱可塑性エラストマー) が生成されます。[ 39 ] : 235

エチレン-エチルアクリレート共重合体はエチレン-ビニルアセテート共重合体と同様の挙動を示す。[ 19 ]：240

架橋

基本的な区別は、過酸化物架橋（PE-Xa）、シラン架橋（PE-Xb）、電子線架橋（PE-Xc）、アゾ架橋（PE-Xd）である。[ 41 ]

過酸化物、シラン、放射線架橋が示されている。

過酸化物、シラン、および放射線架橋が示されている。いずれの方法でも、放射線（h·ν）または過酸化物（ROOR）によってポリエチレン鎖（中央上）にラジカルが発生する。その後、2つのラジカル鎖は直接架橋（左下）またはシラン化合物によって間接的に架橋（右下）される。

塩素化とスルホ塩素化

塩素化ポリエチレン（PE-C）は、塩素含有量が34～44%の安価な材料です。柔らかくゴム状のクロロポリエチレンがPVCマトリックスに埋め込まれているため、PVCとのブレンドに使用され、耐衝撃性が向上します。また、耐候性も向上します。さらに、可塑剤の移行を心配することなく、PVC箔を軟化させるためにも使用されます。塩素化ポリエチレンは過酸化物架橋によってエラストマーを形成し、ケーブルやゴム産業で使用されています。[ 39 ]塩素化ポリエチレンを他のポリオレフィンに添加すると、可燃性が低下します。[ 19 ] : 245

クロロスルホン化PE（CSM）は、耐オゾン性合成ゴムの原料として使用されます。[ 44 ]

バイオベースポリエチレン

ブラスケムと豊田通商は、サトウキビ由来のポリエチレン生産に関する共同マーケティング活動を開始しました。ブラスケムは、ブラジルのリオグランデ・ド・スル州トリウンフォにある既存の工場に、年間生産能力20万ショートトン（1億8000万キログラム）の新工場を建設し、サトウキビ由来のバイオエタノールから高密度ポリエチレンと低密度ポリエチレンを生産する予定です。[ 45 ]

プロセスの命名法と概要

ポリエチレンという名称は、その成分に由来するものであり、得られる化合物自体には二重結合がない。学名のポリエテンは、モノマーの学名から系統的に派生したものである。[ 46 ] [ 47 ]アルケンモノマーは、重合過程で長い、時には非常に長いアルカンに変化する。 [ 47 ]状況によっては、構造に基づいた命名法を使用すると便利な場合があり、そのような場合、IUPACはポリ(メチレン)を推奨している（ポリ(メタンジイル)は好ましい代替ではない）。[ 46 ] 2つのシステム間の名前の違いは、重合時にモノマーの二重結合が開くためである。 [ 48 ]名前はPEと略される。同様に、ポリプロピレンとポリスチレンは、それぞれ PP と PS と略される。英国とインドでは、このポリマーはICI商標名から一般にポリエチレンと呼ばれているが、これは科学的には認められていない。

脚注

  1. ^ Erwähnt sei noch, dass aus einer ätherischen Diazomethanlösung sich beim Stehen manchmal minimume Quantitäten eines weissen, flockigen, aus Chloroform krystallisirenden Körpers abscheiden; ... [ジアゾメタンのエーテル溶液から静置すると、時々少量の白色のフレーク状物質が沈殿することがありますが、これはクロロホルムで結晶化できることに注意してください。 ... ]。 [ 12 ] : 2643
  2. ^ Die Abscheidung weisser Flocken aus Diazomethanlösungen erwähnt auch v. Pechmann (dies Berichte 31 , 2643); [ 12 ]ええと、これは非常に重要です。 Ich hatte übrigens Hrn. v. Pechmann schon einige Zeit vor Erscheinen seiner Publication mitgetheilt, dass aus Diazomethan ein fester, weisser Körper entstehe, der sich beider Analyze als (CH 2 ) x erwiesen habe, worauf mir Hr. v. Pechmann schrieb、dass er den weissen Körper ebensfalls beobachtet、aber nicht unterucht habe。: 956 ページの脚注 3 [フォン ペヒマン (これらの報告書、31、2643 ) [ 12 ]もジアゾメタン溶液から白い薄片が沈殿することを述べていますが、物質の希少性のために調査しませんでした。ちなみに、彼の出版物が出る少し前に、ジアゾメタンから白い固体の物質が発生し、分析の結果 (CH 2 ) xであることが判明したことをフォン ペヒマン氏に伝えたところ、フォン ペヒマン氏は同様に白い物質を観察したが調査はしていないと私に連絡してきました。これは私の学生の論文で初めて言及されています。 (ヒンダーマン、チューリッヒ (1897)、120 ページ) ]。

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参考文献

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