Tavallinen polymeeri on pitkä jatkuva molekyyli, joka koostuu toisiinsa liittyvistä erillisistä pienemmistä osista - monomeereistä. Jos yksi makromolekyyli muodostuu useista erityyppisistä yksittäisistä molekyyleistä, tämä on kopolymeeri, joka yhdistää kaksi tai useampia eri yhdisteitä.
Ne voidaan luokitella rakenteen ja synteesimenetelmän mukaan.
Tavalliset kopolymeerit
Yksinkertaisin ja ymmärrettävin tyyppi. Säännöllisen rakenteen omaavassa makromolekyylissä monomeerit vuorottelevat tasaisesti: 1-2-1-2-1-2… Tavalliset kopolymeerit ovat ominaisuuksiltaan huomattavasti parempia kuin epäsäännölliset: ne ovat lämpöstabiilimpia ja niillä on paremmat fysikaaliset ja mekaaniset ominaisuudet (elastisuus, lujuus jne.). Kopolymeerin yleinen ominaisuus koostuu pääsääntöisesti vastaavien homogeenisten polymeerien ominaisuuksista ja on jossain niiden välissä. Vallitseva valmistusmenetelmä on kopolykondensaatio: kun kaksi erilaista monomeerimolekyyliä yhdistetään, vapautuu yksi vesimolekyyli.
Teollisuuden tärkeimmillä polymeereillä on juuri stereosäännöllinen rakenne. Useimmiten nämä ovat synteettisiä kopolymeereja-kumeja,joka koostuu butadieenista ja yhdestä tai useammasta muusta monomeerista:
- Styreenibutadieenikumi on butadieenin ja styreenin (vinyylibentseenin) polykondensaatiotuote.
- Nitriilibutadieenikumi - on olemassa erilaisia sekä epäsäännöllisiä että säännöllisiä rakenteita (jälkimmäiset ovat tietysti laadultaan paljon parempia). Monomeeri koostuu butadieeni- ja akryylinitriilimolekyyleistä.
- Styreeni-akryylikopolymeeri on tulosta styreenin ja metakrylaatin, tavallisen polymeerin, polykondensaatiosta.
Kuidut ovat tavallisten kopolymeerien erikoistapaus.
Kuidut
Kuidut - polymeerit, jotka on saatu orgaanisella synteesillä käytettäväksi tekstiiliteollisuudessa. Niin sanotut synteettiset kankaat valmistetaan synteettisistä kuiduista. Ne eroavat luonnollisista paremmissa mekaanisissa ominaisuuksissa (rypistymättömyys, lujuus, kulutuskestävyys, erilaisten muodonmuutosten kestävyys). Jotkut synteettiset kuidut ovat kopolymeerejä:
- nailon on heksametyleenidiamiinin ja adipiinihapon polykondensaatiotuote;
- lavsan on monomeeri, joka koostuu kondensoidusta etyleeniglykolista ja tereftaalihaposta.
Satunnaiset kopolymeerit
Ne saadaan samalla tavalla sillä erolla, että tuloksena olevassa rakenteessa monomeereilla ei ole tiukkaa vuorottelujärjestystä, vaan ne on järjestetty satunnaisesti. Tässä tapauksessa ne eivät kirjoita uuden monomeerin yleistä muotoa, vaan osoittavatkunkin tyypin molekyylien prosenttiosuus. Usein satunnaiskopolymeerissä voi olla kaksi tai kolme päämonomeeriä ja muutama muu, joiden pitoisuus vaihtelee välillä 1-5 % - niitä käytetään stabilointiin ja muihin polymeerin ominaisuuksien pieniin säätöihin.
Ensimmäisellä keinokumilla oli epäsäännöllinen rakenne. Ainoa monomeeri - butadieeni - oli ketjussa eri kokoonpanoissa; sen cis- ja trans-isomeerit vaihtelivat satunnaisesti, kun taas luonnonkumi sisältää melkein vain cis-butadieeniä.
Nyt useimmat lisäaineita sisältävät synteettiset kumit ovat satunnaisia kopolymeerejä. Nämä ovat fluorikumeja, butyylikumia, joka koostuu kopolymeroidusta isobuteenista ja 1-5 % isopreenistä, kumit, joihin on lisätty vinyylikloridia, styreeniä, akryylinitriiliä ja muita polymeeriä muodostavia yhdisteitä. On myös sellaista polymeeriä, jota kutsutaan kumiksi, mutta joka ei sisällä butadieenia tai isopreenia sen koostumuksessa. Se on polypropeenin ja polyeteenin, eteeni-propeenikumin kopolymeeri. Se koostuu, kuten arvata saattaa, eteenin ja propeenin monomeereistä, jotka sisältävät 40-70 % eteenin moolimassasta.
Block-kopolymeerit
Tälle kopolymeerityypille on ominaista se, että lopullisessa rakenteessa monomeerit eivät sekoitu keskenään, vaan muodostavat lohkoja. Jokainen lohko on yksi aine siinä määrin, että se heijastaa täysin sen tavallisen polymeerin kaikkia ominaisuuksia. Joskus eri lohkojen välissä voi olla yksi molekyyli toista yhdistettä - silloitusainetta.
Lohkopolymeerit ovat niin kutsuttuja termoplastisia elastomeerejä. Tämä onkestomuovilohkojen - polystyreeni, polyeteeni tai polypropeeni - ja elastomeerien yhdisteet - butadieeni- ja isopreenipolymeerit, niiden satunnaiset kopolymeerit styreenin kanssa, meille jo tunnettu eteeni-propeenikopolymeeri. Normaaliolosuhteissa termoplastiset elastomeerit ovat mekaanisilta ominaisuuksiltaan samanlaisia elastomeerien kanssa, mutta korkeissa lämpötiloissa ne muuttuvat muovimassaksi ja niitä voidaan käsitellä samalla tavalla kuin kestomuovia.
Graft-kopolymeerit
Pääryhmän lisäksi oksaskopolymeerit sisältävät lisähaaroja - ketjuja muista monomeereistä, lyhyempiä kuin pääketjun pituus. Väliryhmän molekyyleihin voidaan kiinnittää oksia.
Oksaskopolymeerin saamiseksi tarvitset ensin valmiin pääpolymeerin ketjun. Lisäksi sivuketju voidaan "ommella" siihen kahdella eri tavalla: joko viedä reaktioon monomeeri, joka tietyissä olosuhteissa polymeroituu ja kiinnittyy ketjun muodossa pääpolymeeriin tai "istuttaa" valmis tehty lyhytketjuinen (oligomeeri) pääpolymeeriin väliryhmän kautta.
Graft-kopolymeerejä valmistetaan runkopolymeerin kohdennettuun modifiointiin. Sellaista ominaisuutta kuin oksaskopolymeerien ominaisuuksien additiivisuutta käytetään: niiden fysikaaliset ja mekaaniset ominaisuudet määrittävät samanaikaisesti sekä pää- että sivuketjun polymeerit.
