Vol.04　高分子のガラス転移点（Tg）

高分子を冷やしていくとどうなるんですか？

• 教授、水を冷やしていくと固体の氷になるじゃないですか。あつあつの液状や、ふにゃふにゃの柔らかい高分子を冷やしていくとやっぱり固体になるんですよね？

• ガラス状態になります。

• ガラス？って、あの窓ガラス。ガラス瓶。ビー玉、の、です・・・か？緊張するなー。

• ガラスとは液体分子が冷えてランダムに固まった状態（アモルファス）のことをいいます。その窓ガラスとかも液体のガラスを冷やして固めた無機高分子ガラスです。プラスチック成型品のような有機高分子も冷やすとガラス状態になります。一方で液体を冷やして分子が規則正しく配列して固まった状態（結晶）が固体です。

  

• そうか、高分子はガラスっていう状態になるんですね。でも結局どちらも固体ですよねー。どちらも固いし。

• いろいろな面でガラスと固体は違います。

• えー。

• 決定的な違いは、液体から固体になるときは融点で不連続に状態が変化するのに対して（一次相転移）、液体からガラスになるときはある温度付近でだらだらと状態が変化することです。その温度付近をガラス転移点（Tg）といいます。

  

  また液体はある程度自由に動けますが、固体は自由に動けません。液体は自由に動ける力と分子間で引き合う力が釣り合っています。固体は引き合う力が勝り、分子が規則正しく配列して動けなくなった状態です。ガラスは高分子がランダムに固まったものなので自由に動ける構造です。液体です。

• えー、ガラスやプラスチックって熱くて溶けてるときは液体っぽいですけど固まっても液体なのか－。固体やガラスはなんで冷やすと固まるんですか？

• 電気力です。分子間で引き合っています。

• やっぱりなー。なんか高分子化学がわかってきました。

• 高分子はガラス転移点（Tg）付近で高分子の固さや体積、比熱などが著しく変化しますが、これがガラス転移という現象なのか、単に冷やして高分子が動けなくなっただけの状態なのかは解っていません。

• ゼリーを作るとき液体のゼリーを型に入れて冷蔵庫で冷やすと固まるじゃないですか。あれもガラ・・・ス？

• ガラスです。チョコも飴もです。

• やっぱりねー。意外な方が当たりですね。