Mikä on kopolymeeri?

Kemiassa polymeeri on molekyyliketju, joka on tehty yhdistämällä monet pienet molekyylit yhteen. Polymeerejä on eri lajikkeita, joista yksi on kopolymeeri. Kopolymeeri syntyy, kun samaan polymeeriketjuun on liitetty kaksi erityyppistä molekyyliä.
Kutakin kahden tyyppistä molekyyliä kutsutaan monomeeriksi, ja monomeerien järjestely johtaa erilaisiin kopolymeerien luokkiin ja alaluokkiin. Esimerkiksi vuorotteleva kopolymeeri koostuu säännöllisesti vuorottelevista monomeereistä A ja B, joten kopolymeeriketju menee: ABABABAB. Satunnainen kopolymeeri on sellainen, jossa on satunnaisia ​​sekvenssejä A ja B, kuten BAAABABAABB. Jaksolliset kopolymeerit ovat vielä monimutkaisempia, koska ne koostuvat A- ja B -monomeereistä, jotka on järjestetty toistuvaan sekvenssiin. Jos esimerkiksi toisessa esimerkissä kuvatut A- ja B -sekvenssit toistuvat muuttumatta, vaikka sekvenssi itsessään vaikuttaa satunnaiselta, tämä olisi jaksollinen kopolymeeri.

Lohkokopolymeereillä on ehkä yksinkertaisin rakenne, mutta myös oudot ominaisuudet. Nämä kopolymeerit koostuvat “lohkoista”, joissa kaikki yhden tyyppiset monomeerit on ryhmitelty yhteen, ja kaikki toisen tyyppiset monomeerit on ryhmitelty yhteen. Aivan kuin kaksi tavallista polymeeriä olisi liitetty yhteen päissä. Näissä yhdisteissä kaksi monomeeriä käyttäytyvät tavalla, jota tutkijat kutsuvat faasien erottamiseksi.

Vaiheerotus on sama asia, joka tapahtuu, kun öljy ja vesi – kaksi yhteensopimatonta ainetta – erottuvat astiassa. Lohkokopolymeerien yhdisteet ovat kuitenkin sitoutuneet atomisesti yhteen, joten sen sijaan, että ne erottuisivat visuaalisesti kuten öljy ja vesi, ne erottuvat mikroskooppisessa mittakaavassa. Tämä lohkojen erotus muodostaa hyvin pieniä, mutta erittäin jäykkiä rakenteita. Nämä aineet ovat riittävän vahvoja, joten tietyntyyppisiä lohkokopolymeerejä käytetään kengänpohjissa ja autojen renkaissa. On myös mielenkiintoista huomata, että lohkokopolymeerit voivat koostua paitsi kahdesta monomeeristä, mutta joissakin tapauksissa jopa viidestä tai useammasta.

Toinen tapa luokitella kopolymeerit on polymeeriketjujen muodostamien rakenteiden muodon perusteella. Lineaariset kopolymeerit ovat vain yksi ketju, kun taas haarautuneilla kopolymeereillä on pääketju, jossa muut ketjut haarautuvat sivulle ajoittain. Yleinen haarautuneen kopolymeerin tyyppi on oksaskopolymeeri, jossa pääketju koostuu vain monomeeristä A ja oksat vain monomeeristä B.

Tässä tapauksessa molemmat monomeerit voivat lainata ominaisuuksia valmiille oksaskopolymeerille. Yksi esimerkki olisi iskunkestävä polystyreeni. Siinä on polystyreeni -pääketju, joka antaa materiaalille sen lujuuden. Polystyreenirunkoon on oksastettu polybutadieeniyhdisteen ketjut, mikä antaa materiaalille joustavuuden, jota tavallisella polystyreenillä ei ole.