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evaは エチレン-酢酸ビニルコポリマー素材 、無毒、無味、透明な熱可塑性樹脂です。eva素材には優れた弾力性、柔軟性、透明性、絶縁性、低温での曲げ特性、耐候性、耐化学薬品性があり、広く電線やケーブルの素材製造、フィルムその他の成形製品および混合物、自動車産業部品、接着剤、塗料などに使用されています。

1. eva素材の構成と構造

コポリマー：エチレンはエチレンを、ビニルアセテートはビニルアセテートを意味します。コポリマーはコポリマーを指し、エチレンとビニルアセテートはEVAの2つのモノマーです。EVAの化学構造式は次の図に示されています：

EVA素材は、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、低圧法低密度ポリエチレンに続くエチレンコポリマーの第四カテゴリです。ポリエチレンと比較すると、EVA素材では側鎖に極性官能基であるエステル結合が導入されているため、結晶度が低くなり、衝撃強度と耐候性が大幅に向上しています。

2. EVA素材の製造方法

1938年に、イギリスのICI社がEVAコポリマーに関する特許を申請し、1960年にアメリカのデュポン社がEVAの大規模生産を実現しました。現在、EVA材料の製造方法には4つあり、高圧バルク重合、サスペンション重合、エマルション重合、および溶液重合があります。

その中で、高圧塊状重合がEVA材料の生産における主流の方法であり、その大致のプロセスは次の通りです：1000から2000の標準大気圧の高圧と約100℃の高温環境下で、エチレンガスを反応器内に送り込みます。反応器内には酢酸ビニル液体が含まれており、酢酸ビニルは反応体としてだけでなく、反応に溶液環境を提供することもできます。このプロセスでは通常、連続フロー式反応装置を使用し、反応に参加しない酢酸ビニルを再利用でき、このプロセス方式による年間生産量は10万トン以上に達します。EVA材料の反応装置は低密度ポリエチレン（LDPE）に非常に近く、以下の図に示すように見えます：

3. EVA材料の分類と応用

異なる重合方法で得られるEVA材料の特性はかなり異なり、その根本的な理由は、異なる重合方法がEVA材料内の酢酸ビニル含量に影響を与えるためです。酢酸ビニルの含有量に基づいて、EVA材料はEVA樹脂、EVAエラストマー、およびEVAエマルションに分けられます。

酢酸ビニルの含有量が5％から40％の場合、この時に生産されるEVA材料はEVA樹脂と呼ばれ、主に農業用フィルム、発泡材、およびホットメルト接着剤として使用されます。一般的なEVAフィルムは以下の通りです：

EVA材料内の酢酸ビニルの含有量が40％から70％の場合、このEVA材料はEVAゴムと呼ばれます。エステル結合の含有量の増加により、EVA材料には高い弾性が与えられます。この時点では、EVA材料はほぼ非晶質であり、ガラス転移温度は非常に低く、PVCの改質剤として使用できます。以下のように示されています：

エマルション重合で得られたEVA素材を使用すると、酢酸ビニル含有量は70％から95％まで高くすることができます。このときのEVA素材はEVAエマルジョンと呼ばれます。EVAエマルジョンは、主に接着剤や導電性塗料などの塗料業界で使用されます。以下は典型的なEVAエマルジョンです：

4. EVA素材の欠点と改質

EVA素材には多くの優れた特性がありますが、EVAは非常に燃えやすく、有毒ガスを発生させる可能性があります。EVA素材の可燃性問題を解決し、その安全性を確保するための最も効果的な方法は、難燃剤を添加することです。

以前よく使用されていた難燃剤は、ハロゲン系難燃剤でした。その作用メカニズムは、難燃剤が加熱されると、水素ハライドが分解し、eva素材が劣化する際に生成されるフリーラジカルを消費することで、eva素材の連鎖反応を遮断します。さらに、水素ハライドは耐火性があり密度が高いので、eva素材の表面に「保護層」を形成しやすく、eva素材と酸素の接触面積を減らし、一定の難燃効果を発揮します。

しかし、水素ハライドは依然として二次汚染を引き起こす可能性があり、研究者たちは次第に金属水酸化物、無機ナノ粒子、膨張型難燃剤をeva素材の難燃材料として使用しています。