主要な工業用ポリマー、合成工業材料の製造に使用される化合物。
プラスチック、エラストマー、人工繊維、接着剤、表面コーティングの商業生産では、非常に多様なポリマーが使用されています。これらの化合物を分類するには多くの方法があります。この記事では、産業用ポリマー、化学のポリマーは、連鎖成長反応またはステップ成長反応のどちらを介して形成されるかによって分類されています。プラスチック（熱可塑性および熱硬化性樹脂）では、ポリマーは選択的な溶媒に可溶で熱によって可逆的に軟化できるもの（熱可塑性樹脂）と、溶解せずに分解せずに熱によって軟化できない3次元ネットワークを形成するものに分けられます。 （サーモセット）。記事人工繊維では、繊維は、変性天然高分子から作られたものか、完全に合成された高分子から作られたものに分類されます。
この記事では、主要な商業的に使用されているポリマーを、高分子を構成するリンクされた繰り返し単位の鎖である「バックボーン」の構成で分けています。工業用ポリマーは、組成に応じて分類され、炭素鎖ポリマー（ビニルとも呼ばれる）またはヘテロ鎖ポリマー（非炭素鎖または非ビニルとも呼ばれる）のいずれかです。炭素鎖ポリマーでは、名前が示すように、骨格は炭素原子間の結合で構成されています。ヘテロ鎖ポリマーでは、酸素、窒素、硫黄、シリコンなど、他の多くの要素が骨格内で結合しています。
炭素鎖ポリマー
ポリオレフィンおよび関連ポリマー
これまでで最も重要な工業用ポリマー（たとえば、事実上すべての汎用プラスチック）は、重合したオレフィンです。オレフィンは炭化水素（水素[H]と炭素[C]を含む化合物）であり、その分子には二重結合で結合された一対の炭素原子が含まれています。ほとんどの場合、天然ガスまたは石油の低分子量成分に由来し、エチレン、プロピレン、ブテン（ブチレン）が含まれます。
オレフィン分子は一般に化学式CH 2 = CHRで表され、Rはさまざまな組成の原子またはペンダント分子グループを表します。ポリマー分子の繰り返し単位として、それらの化学構造は次のように表すことができます：
Rの組成と構造は、可能な特性の膨大な配列のどれがポリマーによって示されるかを決定します。
ポリエチレン（PE）
一般にエタンガスの分解によって生成されるエチレンは、プラスチックの最大の単一クラスであるポリエチレンの基礎となります。エチレンモノマーの化学組成はCH 2 = CH 2です。ポリエチレンの繰り返し単位として、次の化学構造を持っています：
この単純な構造は、図1と図2に示すような線状または分岐状の形状で作成できます。分岐バージョンは、低密度ポリエチレン（LDPE）または線形低密度ポリエチレン（LLDPE）として知られています。線形バージョンは、高密度ポリエチレン（HDPE）および超高分子量ポリエチレン（UHMWPE）として知られています。
1899年、ドイツの化学者ハンスフォンペヒマンは、エーテル中のジアゾメタンの自動分解中に白い沈殿物の形成を観察しました。 1900年に、この化合物はドイツの化学者Eugen BambergerとFriedrich Tschirnerによって、ポリエチレンと実質的に同一のポリマーであるポリメチレン（[CH 2 ] n）として識別されました。 1935年、イギリスの化学者であるエリックフォーセットとレジナルドギブソンは、高圧でエチレンとベンズアルデヒドを反応させようとしているときに、ワックス状の固体PEを得ました。この製品には潜在的な用途がほとんどなかったため、開発は遅かった。その結果、最初の産業用PE（実際には不規則に分岐したLDPE）は、Imperial Chemical Industries（ICI）によって1939年まで製造されていませんでした。第二次世界大戦中にレーダーケーブルの絶縁体として最初に使用されました。
1930年、EI du Pont de Nemours＆Company、Inc.でコンサルタントとして働いていたアメリカの化学者、カールシップマーベルは高密度製品を発見しましたが、デュポンはその材料の可能性を認識できませんでした。チーフラーが実際にErhard Holzkampで生産した線形HDPEの発明で1963年にノーベル化学賞を受賞したのは、ドイツのミュルハイムアンデアルールにあるカイザーヴィルヘルム（現在はマックスプランク）石炭研究研究所のカールジーグラーに任されていました。 1953年、チーグラー触媒として知られる有機金属化合物を低圧で反応させる。さまざまな触媒と重合方法を使用することにより、科学者たちはその後、さまざまな特性と構造を持つPEを製造しました。たとえば、LLDPEは1968年にフィリップス石油会社によって導入されました。
LDPEは、過酸化物開始剤の存在下、非常に高圧（350メガパスカルまで、または50,000ポンド/平方インチ）および高温（350°Cまたは660°Fまで）の下で、エチレンガスから調製されます。これらのプロセスにより、長い分岐と短い分岐の両方を持つポリマー構造が生成されます。その結果、LDPEは部分的に結晶性であり、柔軟性の高い材料を生み出します。その主な用途は、包装用フィルム、ゴミ箱、食料品の袋、農業用マルチ、ワイヤーおよびケーブルの断熱材、スクイズボトル、おもちゃ、家庭用品です。
ポリマー鎖に沿って塩素またはクロロスルホニル基を導入するために、一部のLDPEは塩素（Cl）または塩素および二酸化硫黄（SO 2）と反応します。このような変更により、実質的に非結晶性で弾性のある材料である塩素化ポリエチレン（CM）またはクロロスルホン化ポリエチレン（CSM）が生成されます。加硫と同様のプロセスで、分子の架橋は塩素またはクロロスルホニル基を介して行われ、ゴム状の固体になります。主なポリマー鎖が飽和しているため、CMおよびCSMエラストマーは酸化およびオゾン攻撃に対して非常に耐性があり、その塩素含有量は難燃性と炭化水素油による膨潤に対する耐性を与えます。主にホース、ベルト、耐熱シール、コーティング布などに使用されています。
LLDPEは構造的にLDPEに似ています。これは、チーグラー・ナッタ触媒またはメタロセン触媒を使用して、エチレンを1-ブテンおよびより少量の1-ヘキセンと1-オクテンと共重合させることにより製造されます。結果として得られる構造は、線形のバックボーンを持っていますが、LDPEの長い分岐と同様に、ポリマー鎖が互いに密に詰まるのを防ぐ短い均一な分岐を持っています。 LLDPEの主な利点は、重合条件のエネルギー消費が少ないことと、コモノマー（エチレンと共重合されるモノマー）の種類と量を変更することで、ポリマーの特性を変更できることです。全体として、LLDPEはLDPEに類似した特性を持ち、同じ市場で競争します。
HDPEは、チーグラーナッタ触媒とメタロセン触媒、または活性化酸化クロム（フィリップス触媒として知られています）を使用して、低温高圧で製造されます。分岐がないため、ポリマー鎖が密に詰まり、高強度で適度な剛性を持つ高密度で結晶性の高い材料が得られます。用途としては、牛乳や家庭用クリーナーのブロー成形ボトル、射出成形バケツ、ボトルキャップ、器具の筐体、おもちゃなどがあります。
UHMWPEは、HDPEの50万原子単位に対して、300万から600万原子単位の分子量で作られています。これらのポリマーは、繊維に紡糸し、延伸または延伸して高度に結晶化した状態にすることができるため、鋼の何倍もの高い剛性と引張強度が得られます。これらの繊維から作られた糸は防弾チョッキに織られます。
