第4章の冒頭で述べたように合成高分子が現在のように幅広く使われるようになったのは20世紀後半からです。人類は文明の始まる以前から天然高分子を大量に使ってきました。セルロース（木材、わら、麻、綿花など）やタンパク質（毛皮、皮革、羊毛、生糸、にかわなど）です。しかし、それが高分子であることも知らず、にかわを除けば天然に採取できた形をほとんど変えることなく物理的な加工操作だけを駆使して使ってきました。19世紀後半にセルロースを原料に化学的な加工操作を経てセルロイドやレーヨン繊維が発明され、さらに20世紀初頭に最初の合成高分子であるフェノール樹脂（ベークライト）が工業化されました。

合成高分子が天然素材（木材、天然繊維、紙、皮革、天然ゴムなど）や既存の人工素材（金属、ガラス、セメント、陶磁器・セラミックスなど）に比べて、どういう点が優れていたために現在のように幅広く使われるようになったのでしょうか。それは高分子材料に期待される特性を考えることに該当します。

高分子材料の第1の特性は成形加工性の良さです。19世紀後半に発明されたセルロイドやレーヨン繊維は、成形加工できなかったセルロースの欠点を最初に打ち破った新材料として登場しました。4-2には様々な高分子材料に応じた成形加工法を紹介しています。高分子が金属やガラスに比べて低い温度で溶融し、また溶剤に溶解し、あるいは高分子の原料、半原料段階で流動性をもっていることが成形加工性の良さの源泉です。

第2の特性は軽量性です。ポリエチレンやポリプロピレンの比重は0.90から0.97と最も軽い高分子材料です。その他の高分子材料の比重もおおむね1から2の範囲になります。フッ素樹脂は例外で比重が2.1から2.2です。それでも鉄鋼の比重が約7.8、アルミニウムの2.7、ガラスの約2.5に比べると高分子材料がいかに軽量かが良くわかります。ただし、4-3、4-4で述べたように高分子材料には、耐熱性、耐候性、強度などの改良のために充填材を加えることも多く、その場合には比重が2を超える場合もあります。一方で発泡製品にすると0.1以下の比重にすることも容易に行えます。

第3の特性は機械材料に使えるような強さを持たせることができることです。強度については4-7で詳しく述べます。第4の特性は、第1の特性の裏表の関係ですが、他の材料に比べて耐熱性が低いことです。この点は様々な改良が行われており、4-8で説明します。第5の特性は透明な材料が多いことです。この点は4-9で述べます。

そのほかの特性として、電気絶縁性が良いこと、その半面として帯電しやすいこと、耐水性・耐薬品性に優れること、伝熱性が低いこと、表面硬度が低い（傷つきやすい）こと、分子設計や成形加工法の工夫によってさまざまな機能（ガス透過性、イオン反応性、弾性、摩擦係数、光学特性など）を付与できることがあります。

また物理的・化学的特性ではありませんが、高分子材料が広く使われるようになった原因として、成形加工後の使われる状態で比較した場合に、高分子材料は低価格であることが挙げられます。その半面、高分子が安価であることから使い捨て用途に多く使われるために、高分子廃棄物が目立つばかりでなく、マイクロプラスチックとして環境生物に悪影響を与えることも懸念されています。高分子は、ガラスや金属に比べて必ずしも耐候性の良い材料とは言えませんが、土壌中や海洋中での光分解性、オゾン分解性、生物分解性が低いために廃棄物問題が起こっています。プラスチック廃棄物の有効利用率（マテリアルリサイクル、ケミカルリサイクルばかりでなく、廃棄物の燃焼で発生する熱を有効利用するサーマルリサイクルを含む）は日本では近年著しく向上し、プラスチック循環利用協会の調査では2015年度で83%に達しているのですが、海岸などでは相変わらずプラスチック廃棄物が目に付きます。生分解性という特性を付与した高分子もすでに1980年代には工業化されていますが、プラスチック廃棄物問題の根本解決策にはなっていません。優れた特性を持つ高分子材料を使う人が、使用後の廃棄段階まで責任を持つことが求められています。

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