2018.10/25 反応速度論（１）

フェノール樹脂とポリエチルシリケートとを混合すると均一に混ざらず、混合をやめればすぐに相分離する。４０年ほど前に初めて実験を行ったとき、うまくいかないと思っていても、どの程度難しいのか確認するために何度もチャレンジした。その時、酸もしくはアルカリ触媒を添加すると均一になりそうな感触をつかんだ。

しかし、そのときは、反応条件について予測を建てることが出来なくて両者の反応バランスをとることは難しく、均一で透明な前駆体を得られなかった。ポリエチルシリケートが酸触媒やアルカリ触媒で加水分解する反応速度について、すでに論文が出ていたが、フェノール樹脂との反応については全く情報が無い未知の領域だったからである。

このような場合の問題解決には、試行錯誤が重要になる。理論物理の分野と異なり、化学という学問の源は錬金術である。また、試行錯誤のよいところは、多少の頭の良し悪しはその実施において関係なく、運あるいは根性があれば、ゴールが必ず存在する問題では、何とかゴールにたどり着けることだ。

フェノール樹脂とポリエチルシリケートの反応について根気よく実験しようと思い立ったのは、この試行錯誤の特徴を知っていたからだ。また、フェノール樹脂のゲル化に関する反応速度について不完全ではあるが、すでに論文が出ていた。

その論文を読めば両者の反応バランスをとれそうなことは、頭が少し良い人ならばすぐに予想でき、これが試行錯誤を少し行えば解決できそうな問題であることに気がついたはずである。

ところが、この組み合わせについて実験する人が当時まったくいなかったのは、フローリー・ハギンズ理論の存在である。この理論からこの両者を混合すると不均一になるか、あるいは全く混合できないのかどちらかであることが、少し高分子を勉強した人ならば予想でき、仮に反応速度のバランスをとれば問題解決できそうだと予想されても、失敗した状態が優先的に見えてくるためだ。

すなわち、勉強がずば抜けて出来たり頭がよければ、実験の結果について科学的に想像できて、ますますこの組み合わせの検討などする意欲は無くなる。たとえ高純度SiCの前駆体として経済的に最良の技術と分かっていてもチャレンジなどしなくなる。

実際に当時の特許には、ポリエチルシリケートとカーボンの組み合わせや、フェノール樹脂とシリカの組み合わせに関する発明がいくつか特許として出願されていたが、ポリエチルシリケートとフェノール樹脂の組み合わせ特許は一件も無かった。

すでに出願されていた特許の中には、フェノール樹脂とポリエチルシリケートとをうまく混合できないからどちらかを微粒子にしなければいけない、と明確に書いてある特許も存在した。すなわち、フェノール樹脂とポリエチルシリケートの分子レベルで均一混合された前駆体は、発明そのものが科学の視点で実施不可能な対象だった。

カテゴリー : 高分子