Zwykły polimer to długa ciągła cząsteczka składająca się z połączonych ze sobą oddzielnych mniejszych części - monomerów. Jeśli jedną makrocząsteczkę tworzy kilka różnych typów pojedynczych cząsteczek, to jest to kopolimer, który łączy dwa lub więcej różnych związków.
Można je sklasyfikować według struktury i metody syntezy.
Kopolimery zwykłe
Najprostszy i najbardziej zrozumiały typ. W makrocząsteczce o regularnej strukturze monomery zmieniają się równomiernie: 1-2-1-2-1-2… Pod względem właściwości kopolimery regularne znacznie przewyższają nieregularne: są bardziej stabilne termicznie i mają lepsze właściwości fizyczne i właściwości mechaniczne (sprężystość, wytrzymałość itp.). Ogólna charakterystyka kopolimeru z reguły składa się z właściwości odpowiednich polimerów homogenicznych i znajduje się gdzieś pomiędzy nimi. Dominującą metodą otrzymywania jest kopolikondensacja: połączenie dwóch różnych cząsteczek monomeru powoduje uwolnienie jednej cząsteczki wody.
Najważniejsze polimery w przemyśle mają dokładnie strukturę stereoregularną. Najczęściej są to syntetyczne kopolimery-gumy,składający się z butadienu i jednego lub więcej innych monomerów:
- Kauczuk butadienowo-styrenowy jest produktem polikondensacji butadienu i styrenu (winylobenzenu).
- Kauczuk butadienowo-nitrylowy - istnieją odmiany zarówno o strukturze nieregularnej, jak i regularnej (te ostatnie są oczywiście znacznie lepszej jakości). Monomer składa się z cząsteczek butadienu i akrylonitrylu.
- Kopolimer styrenowo-akrylowy jest wynikiem polikondensacji styrenu i metakrylanu, zwykłego polimeru.
Włókna to szczególny przypadek zwykłych kopolimerów.
Włókna
Włókna - polimery otrzymywane na drodze syntezy organicznej do zastosowania w przemyśle włókienniczym. Tak zwane tkaniny syntetyczne są wykonane z włókien syntetycznych. Od naturalnych różnią się lepszymi właściwościami mechanicznymi (niegniotliwość, wytrzymałość, odporność na zużycie, odporność na różne odkształcenia). Niektóre włókna syntetyczne są kopolimerami:
- nylon jest produktem polikondensacji heksametylenodiaminy i kwasu adypinowego;
- lavsan to monomer, który składa się ze skondensowanego glikolu etylenowego i kwasu tereftalowego.
Kopolimery losowe
Uzyskuje się je w ten sam sposób, z tą różnicą, że w powstałej strukturze monomery nie mają ścisłej kolejności naprzemiennej, ale są ułożone losowo. W tym przypadku nie zapisują ogólnej formy nowego monomeru, ale wskazująprocent cząsteczek każdego typu. Często kopolimer bezładny może mieć dwa lub trzy główne monomery i kilka więcej, których zawartość waha się od 1-5% - służą one do stabilizacji i innych drobnych korekt właściwości polimeru.
Pierwsza sztuczna guma miała nieregularną strukturę. Jedyny monomer - butadien - znajdował się w łańcuchu w różnych konfiguracjach; nastąpiła losowa zmiana izomerów cis- i trans, podczas gdy naturalna guma zawiera prawie tylko cis-butadien.
Teraz większość kauczuków syntetycznych z dodatkami to kopolimery losowe. Są to kauczuki fluorowe, kauczuk butylowy składający się ze skopolimeryzowanego izobutylenu i 1-5% izoprenu, kauczuki z dodatkiem chlorku winylu, styrenu, akrylonitrylu i innych związków polimerotwórczych. Istnieje również taki polimer, zwany kauczukiem, ale nie zawierający w swoim składzie butadienu ani izoprenu. Jest to kopolimer polipropylenu i polietylenu, kauczuku etylenowo-propylenowego. Składa się, jak można się domyślić, z monomerów etylenu i propylenu, zawierających od 40 do 70% masy molowej etylenu.
Kopolimery blokowe
Ten rodzaj kopolimeru charakteryzuje się tym, że w końcowej strukturze monomery nie mieszają się ze sobą, lecz tworzą bloki. Każdy blok to jedna substancja w takiej ilości, że w pełni odzwierciedla wszystkie właściwości swojego zwykłego polimeru. Czasami pomiędzy różnymi blokami może znajdować się jedna cząsteczka innego związku - środka sieciującego.
Polimery blokowe to tak zwane elastomery termoplastyczne. To jestzwiązki bloków termoplastów – polistyren, polietylen lub polipropylen – oraz elastomery – polimery butadienu i izoprenu, ich losowe kopolimery ze styrenem, znany nam już kopolimer etylenowo-propylenowy. W normalnych warunkach elastomery termoplastyczne są podobne do elastomerów pod względem właściwości mechanicznych, ale w wysokich temperaturach zamieniają się w masę plastyczną i można je przetwarzać w taki sam sposób jak tworzywa termoplastyczne.
Kopolimery szczepione
Oprócz głównej grupy, kopolimery szczepione zawierają dodatkowe rozgałęzienia - łańcuchy z innych monomerów, krótsze niż długość głównego łańcucha. Gałęzie mogą być przyłączone do cząsteczek grup pośrednich.
Aby uzyskać kopolimer szczepiony, najpierw potrzebujesz gotowego łańcucha głównego polimeru. Ponadto łańcuch boczny można „przyszyć” do niego na dwa różne sposoby: albo wprowadzić do reakcji monomer, który w określonych warunkach polimeryzuje i przyłącza się w postaci łańcucha do głównego polimeru, albo „zasadzać” gotowy wprowadzono krótki łańcuch (oligomer) do głównego polimeru przez grupę pośrednią.
Kopolimery szczepione są produkowane w celu przeprowadzenia ukierunkowanej modyfikacji polimeru szkieletowego. Wykorzystywana jest taka właściwość jak addytywność właściwości kopolimerów szczepionych: o ich właściwościach fizycznych i mechanicznych decydują jednocześnie polimery zarówno łańcucha głównego, jak i bocznego.
