高分子熱分解のシミュレーションの試み：PBTの熱分解とモリックマウス法の応用

摘要

高分子では一般的に，低分子有機化合物とは異なり，加熱によって軟化·融解することはあっても，もとの分子構造を保ったまま気化させることは困難であり，高温では通常熱分解する．これは，高分子では，分子間力が著しく大きいため，それらを気化させるのに必要なエネルギーが高分子鎖内の結合解離エネルギーを大きく越えるからである．また，大気中では酸素との反応により，より低いエネルギー，すなわちより低い温度で分解（酸化劣化）が進行して，高分子の燃焼が起こることもある．高分子の分解は，主鎖の開裂により分解が進行する主鎖開裂型の熱分解過程はさらに，ポリメタクリル酸メチル（PMMA）に代表されるように開裂した部分から順次モノマーが外れて行くa）解重合型と，主鎖の開裂が無秩序（統計的）に進行するb）ランダム開裂型に区別される．実際の主鎖開裂型高分子の多くは，程度の違いがあるものの両者が競合した機構で熱分解が進む．このような高分子の熱分解反応は一般に非常に複雑であり，高分子の化学構造はもとより，形態や加熱の条件によっても大きく変化する．高分子の熱分解は古くから研究されているが，現象が極めて複雑であり，また高分子の構造自体を直接観測する手段が少ないことや，高分子が熱分解した場合，そのまま廃棄されるなどの事情から，その定量的な研究を進めるのは困難であった．最近，分析分野での機器の進歩やリサイクルや焼却などの社会適用性が起こるに従って，徐々に高分子の熱分解に対する研究が盛んになってきた．特に高分子熱分解によるダイオキシンなどの毒性物質の発生が危惧されるようになり，広く高分子以外の専門家の関心を呼ぶようになった．