21.2 : Charakterystyka i nazewnictwo kopolimerów

Kopolimery to produkty otrzymywane w wyniku polimeryzacji wielu rodzajów monomerów. Zatem w samym łańcuchu polimeru może znajdować się wiele powtarzających się jednostek pochodzących z różnych monomerów. Proces syntezy polimeru z różnych rodzajów monomerów nazywa się kopolimeryzacją. Kiedy w grę wchodzą dwa monomery, polimer nazywany jest bipolimerem. Polimery zawierające trzy i cztery monomery nazywane są odpowiednio terpolimerami i kwaterpolimerami. Rysunek 1 przedstawia kopolimeryzację styrenu i akrylonitrylu w celu uzyskania bipolimeru poli(styren-ko-akrylonitryl) (żywica styrenowo-akrylonitrylowa, w skrócie SAN). Popularnym przykładem terpolimeru powszechnie stosowanego w druku 3D jest akrylonitryl-butadien-styren (ABS).

Rysunek 1: Kopolimeryzacja styrenu i akrylonitrylu

W kopolimerach, ponieważ istnieje więcej niż jeden typ powtarzających się jednostek, wzór chemiczny kopolimeru jest przedstawiony poprzez umieszczenie oddzielnych nawiasów i odpowiedniego stopnia polimeryzacji dla każdej unikalnej powtarzającej się jednostki.

W zależności od rozmieszczenia każdego komonomeru w łańcuchu polimeru, kopolimer można sklasyfikować jako kopolimer przemienny, bezładny, blokowy lub kopolimer szczepiony.

Jeśli monomer na końcu rosnącego łańcucha polimeru woli reagować z alternatywnym monomerem w mieszaninie i odwrotnie, systematyczne wprowadzanie różnych monomerów daje naprzemienne kopolimery.

Rysunek 2: Naprzemienny kopolimer powstały w wyniku polimeryzacji dwóch monomerów

Gdy jeden z tych monomerów na końcu rosnącego łańcucha polimeru nie ma preferencji w stosunku do żadnego komonomeru, następuje przypadkowe włączenie monomeru.

Rysunek 3: Losowy kopolimer powstały w wyniku polimeryzacji dwóch monomerów

Bloki homopolimerów można wytwarzać z mieszaniny monomerów o odpowiednich warunkach reakcji dla homopolimeryzacji każdego monomeru. Te bloki homopolimerowe można łączyć w różnych miejscach. Jeżeli homopolimery łączą się na krawędziach, w łańcuchu polimeru naprzemiennie występują bloki różnych homopolimerów.

Rysunek 4: Kopolimer blokowy powstały w wyniku polimeryzacji dwóch monomerów

Inną możliwością jest szczepienie łańcuchów homopolimeru z jednego monomeru na atomach wewnętrznych w łańcuchu homopolimeru drugiego monomeru.

Rysunek 5: Kopolimer szczepiony powstały w wyniku polimeryzacji dwóch monomerów