Vol.１０　高分子の気体透過性 (ゆっくり解説動画有)

なぜ風船の空気は抜けるんですか？

• 先週めいと風船で遊んでめいも大よろこびだったんですが、次の日も遊ぼうと楽しみにしてたら風船がしぼんでて、大泣きしちゃったんです。風船ってなぜ口をきつく、くくっても空気が抜けるんですか？

  

• 空気はくくったところから抜けていません。風船の胴体を通過しています。

• えっ、どうやったら風船の胴体から空気が出るんですか？

• 材質や厚みにも寄りますが、高分子フィルムは気体を通す性質があります（気体透過性）。気体や低分子が高分子フィルムを通過する現象は、溶解－拡散モデルで説明できます。

• 溶解、と、拡散・・・。

• 水にCO2が溶解して炭酸水になるように、高分子にもCO2をはじめ、酸素（O2）や水（H2O）などの気体が溶解します。つまり高分子に入り込みます。

  

• もしかして・・・。

• 電気です。極性の強い水分子は高分子との電気的相互作用が強く、よく溶解します。そして拡散、つまり高分子の中を移動します。高分子は電気的に引き合ってぼんやりと固まっていますが、特にガラス転移点以上の温度では激しく運動しています（ミクロブラウン運動）。高分子の鎖が動いている瞬間、いろいろな場所で鎖と鎖の間にすき間ができます（自由体積）。この間を気体が通ります。そして高分子フィルムを通過して反対側の表面にたどり着いた気体が脱着することで透過します。溶解と拡散のバランスで気体の透過性が決まります。

  

• 高分子の種類によって気体透過性が違うんですか？

• 高分子間で引き合う力が強い、つまり極性の強い高分子はすき間ができにくくなるので気体透過性が悪くなります。電気です。また、かさ高い官能基がある高分子や、主鎖が折れ曲がらない剛直な高分子は自由体積ができやすく、気体透過性が良くなります。

  

• 気体の透過性って測れるんですか？

• 高分子フィルムを真ん中にして、片側に気体を入れ、片側に入れずにおくと、気体がある方から無い方に透過します。この時の透過時間と透過量の傾きからガス透過度が求めます。通常、測定時間短縮のため、気体を入れる方を高圧に、ない方を低圧にします。

  

• アルミホイルも気体を通すんですか？

• アルミホイルのような金属のフィルムは、表面は水分子がびっしり付きますが、金属原子が規則正しく並んだ金属結晶構造で自由体積がなく、気体は拡散しません。通しません。

• アルミホイルで風船をつくったらどう・・・。

• ふくらみませんよ。