Ein gewöhnliches Polymer ist ein langes kontinuierliches Molekül, das aus miteinander verbundenen separaten kleineren Teilen besteht - Monomeren. Wird ein Makromolekül aus mehreren unterschiedlichen Arten von Einzelmolekülen gebildet, so handelt es sich um ein Copolymer, das zwei oder mehr verschiedene Verbindungen vereint.
Sie können nach Struktur und Synthesemethode klassifiziert werden.
Reguläre Copolymere
Der einfachste und verständlichste Typ. In einem Makromolekül mit regelmäßiger Struktur wechseln sich die Monomere gleichmäßig ab: 1-2-1-2-1-2… Regelmäßige Copolymere sind unregelmäßigen in ihren Eigenschaften deutlich überlegen: Sie sind thermisch stabiler und haben bessere physikalische und mechanische Eigenschaften (Elastizität, Festigkeit usw.). Die allgemeine Eigenschaft eines Copolymers besteht in der Regel aus den Eigenschaften der entsprechenden homogenen Polymere und liegt irgendwo dazwischen. Die vorherrschende Gewinnungsmethode ist die Copolykondensation: Wenn zwei verschiedene Monomermoleküle kombiniert werden, wird ein Wassermolekül freigesetzt.
Die wichtigsten Polymere in der Industrie haben genau die stereoreguläre Struktur. Meistens handelt es sich um synthetische Copolymerkautschuke,bestehend aus Butadien und einem oder mehreren anderen Monomeren:
- Styrol-Butadien-Kautschuk ist ein Polykondensationsprodukt aus Butadien und Styrol (Vinylbenzol).
- Nitril-Butadien-Kautschuk - es gibt Sorten mit unregelmäßigen und regelmäßigen Strukturen (letztere sind natürlich von viel besserer Qualität). Das Monomer besteht aus Butadien- und Acrylnitrilmolekülen.
- Styrol-Acryl-Copolymer ist das Ergebnis der Polykondensation von Styrol und Methacrylat, einer regulären Polymerart.
Fasern sind ein Sonderfall regulärer Copolymere.
Fasern
Fasern - durch organische Synthese gewonnene Polymere zur Verwendung in der Textilindustrie. Aus synthetischen Fasern werden sogenannte Synthetikgewebe hergestellt. Sie unterscheiden sich von natürlichen durch bessere mechanische Eigenschaften (Knitterfreiheit, Festigkeit, Verschleißfestigkeit, Beständigkeit gegen verschiedene Verformungen). Einige synthetische Fasern sind Copolymere:
- Nylon ist ein Polykondensationsprodukt aus Hexamethylendiamin und Adipinsäure;
- Lavsan ist ein Monomer, das aus kondensiertem Ethylenglykol und Terephthalsäure besteht.
Zufällige Copolymere
Sie werden auf die gleiche Weise erh alten, mit dem Unterschied, dass in der resultierenden Struktur die Monomere keine strikte Wechselordnung haben, sondern zufällig angeordnet sind. In diesem Fall schreiben sie die allgemeine Form des neuen Monomers nicht auf, sondern geben sie ander Prozentsatz der Moleküle jedes Typs. Oft kann ein statistisches Copolymer zwei oder drei Hauptmonomere und ein paar mehr haben, deren Geh alt zwischen 1 und 5 % liegt - sie werden zur Stabilisierung und anderen kleinen Anpassungen der Eigenschaften des Polymers verwendet.
Der erste künstliche Kautschuk hatte eine unregelmäßige Struktur. Das einzige Monomer – Butadien – befand sich in unterschiedlichen Konfigurationen in der Kette; es gab einen zufälligen Wechsel seiner cis- und trans-Isomere, während Naturkautschuk fast nur cis-Butadien enthält.
Nun sind die meisten Synthesekautschuke mit Additiven zufällige Copolymere. Dies sind Fluorkautschuke, Butylkautschuk, bestehend aus einpolymerisiertem Isobutylen und 1-5 % Isopren, Kautschuke mit Zusatz von Vinylchlorid, Styrol, Acrylnitril und anderen polymerbildenden Verbindungen. Es gibt auch ein solches Polymer, genannt Kautschuk, das jedoch kein Butadien oder Isopren in seiner Zusammensetzung enthält. Es ist ein Copolymer aus Polypropylen und Polyethylen, Ethylen-Propylen-Kautschuk. Es besteht, wie Sie sich vorstellen können, aus den Monomeren Ethylen und Propylen, die 40 bis 70 % der Molmasse von Ethylen enth alten.
Blockcopolymere
Diese Art von Copolymeren zeichnet sich dadurch aus, dass die Monomere in der Endstruktur nicht miteinander vermischt sind, sondern Blöcke bilden. Jeder Block ist eine Substanz in einer solchen Menge, dass er alle Eigenschaften seines gewöhnlichen Polymers vollständig widerspiegelt. Manchmal kann es zwischen verschiedenen Blöcken ein Molekül einer anderen Verbindung geben - ein Vernetzungsmittel.
Blockpolymere sind die sogenannten thermoplastischen Elastomere. DasVerbindungen von Blöcken aus Thermoplasten - Polystyrol, Polyethylen oder Polypropylen - und Elastomeren - Butadien- und Isoprenpolymere, ihre statistischen Copolymere mit Styrol, das uns bereits bekannte Ethylen-Propylen-Copolymer. Thermoplastische Elastomere ähneln unter normalen Bedingungen in ihren mechanischen Eigenschaften Elastomeren, werden aber bei hohen Temperaturen zu einer plastischen Masse und lassen sich wie Thermoplaste verarbeiten.
Pfropfcopolymere
Neben der Hauptgruppe enth alten Pfropfcopolymere zusätzliche Verzweigungen - Ketten von anderen Monomeren, die kürzer sind als die Länge der Hauptkette. Verzweigungen können an Zwischengruppenmoleküle angehängt werden.
Um ein Pfropfcopolymer zu erh alten, benötigt man zunächst eine fertige Kette des Hauptpolymers. Außerdem kann die Seitenkette auf zwei verschiedene Arten daran „angenäht“werden: entweder ein Monomer in die Reaktion einbringen, das unter bestimmten Bedingungen polymerisiert und sich in Form einer Kette an das Hauptpolymer anlagert, oder ein fertiges Polymer „anpflanzen“. durch eine Zwischengruppe.
kurzkettig (oligomer) an das Hauptpolymer angebaut.
Pfropfcopolymere werden hergestellt, um das Rückgratpolymer gezielt zu modifizieren. Eine solche Eigenschaft wie die Additivität der Eigenschaften von Pfropfcopolymeren wird verwendet: Ihre physikalischen und mechanischen Eigenschaften werden gleichzeitig durch die Polymere sowohl der Haupt- als auch der Seitenkette bestimmt.
