Kopolimer - Polski Serwis Naukowy

Kopolimery – rodzaj polimerów, których łańcuchy zawierają dwa lub więcej rodzajów merów. W odróżnieniu od kopolimerów, polimery zawierające tylko jeden rodzaj merów nazywa się często homopolimerami. Głównym powodem otrzymywania kopolimerów są ich szczególne własności fizyczne, których nie mogą posiadać homopolimery i ich proste mieszaniny zawierające te same mery.

ABS (poli(akrylonitryl-co-butadien-co-styren)) - tworzywa sztuczne otrzymywane w procesie polimeryzacji butadienu oraz kopolimeryzacji akrylonitrylu ze styrenem wraz z jednoczesnym szczepieniem powstałego kopolimeru na polibutadienie.

Styren (etenylobenzen, fenyloeten, winylobenzen, C6H5–CH=CH2) - organiczny związek chemiczny - związek aromatyczny z alkenowym łańcuchem bocznym (nienasycony węglowodór aromatyczny lub aromatyczny węglowodór nienasycony).

Podział

statystyczne - w których mery są losowo "porozrzucane" wzdłuż łańcucha, mniej więcej tak jak kolory kart w dobrze potasowanej talii; przykładowy łańcuch: ABBABAABBAABABABBAABBAAAB

gradientowe - rozkład merów jest też dość losowy, ale patrząc wzdłuż łańcucha polimeru daje się zauważyć, że na jednym z jego końców dominują mery A, a na drugim mery B; przykładowy łańcuch: AAABAAABABABABBABBBABBBB

naprzemienne - mery A i B występują naprzemiennie - po merze A jest zawsze B, a po B jest zawsze A; przykładowy łańcuch: ABABABABAB

blokowe - mery A i B występują w blokach - bloki te mogą mieć różny charakter, co jest kryterium dalszego ich podziału:

diblokowe - w których istnieją tylko dwa duże bloki merów A i B; przykładowy łańcuch: AAAAAAAABBBBBB

multiblokowe - w których istnieje więcej niż jeden blok, te z kolei można jeszcze podzielić na:

multublokowe-regularne - w których występują 3-4 długie bloki; przykładowy łańcuch: AAAAAAAABBBBBBAAAAAAA

multiblokowo-naprzemienne - w których występują naprzemiennie krótsze lub dłuższe ale regularne bloki merów; przykładowy łańcuch: AAABBBAAABBBAAABBB

multiblokowo-statystyczne - w których bloki mają różną, losową długość; przykładowy łańcuch: AAAABBBBBBBABBBBBBAAABBBBBAAAA

szczepione - w których do głównego łańcucha polimeru są przyczepione boczne odgałęzienia, zbudowane z innych merów niż główny łańcuch.

Własności fizyczne

Własności kopolimerów prawie nigdy nie są prostą wypadkową homopolimerów zawierających te same mery.

Udarność - odporność materiału na obciążenia dynamiczne. Udarność określa się jako stosunek pracy L potrzebnej na złamanie znormalizowanej próbki z karbem do przekroju pola A poprzecznego tej próbki w miejscu karbu:

Biopolimery - polimery występujące naturalnie w organizmach żywych, które są przez nie produkowane. Znaczna część związków organicznych występujących w tych organizmach to właśnie biopolimery. Wchodzą w skład komórek, są też budulcem w obszarach międzykomórkowych. Szczególnie ważną rolę pełnią biopolimery, które mają wiele grup funkcyjnych.

Kopolimery statystyczne i naprzemienne posiadają zwykle mniejszy stopień krystaliczności i niższe temperatury mięknięcia od obu wyjściowych homopolimerów. Przy odpowiednim doborze kombinacji merów mają one jednak często dużo lepsze własności mechaniczne (zwłaszcza podwyższoną udarność). Typowymi przykładami kopolimerów statystycznych są np: SAN (Styren-akrylonitryl) - który jest jednocześnie dość przezroczysty, ale nie tak kruchy jak sam poliakrylonitryl. Innym dobrze znanym przykładem jest kopolimer ABS (akrylonitryl-butadien-styren), który jest łatwy w formowaniu, a jednocześnie posiada bardzo dobrą wytrzymałość na rozciąganie, połączoną z dużą udarnością.

1,3-Butadien (buta-1,3-dien, CH2=(CH)2=CH2) – organiczny związek chemiczny, najprostszy węglowodór nienasycony z grupy dienów. Wchodzi w skład gazu węglowego. Działa rakotwórczo (Carc. Cat. 1) i mutagennie (Muta. Cat. 2).

Białka – wielkocząsteczkowe (masa cząsteczkowa od ok. 10 000 do kilku mln) biopolimery, a właściwie biologiczne polikondensaty, zbudowane z reszt aminokwasów połączonych ze sobą wiązaniami peptydowymi -CONH-. Występują we wszystkich żywych organizmach oraz wirusach. Synteza białek odbywa się w specjalnych organellach komórkowych zwanych rybosomami.

Kopolimery blokowe, które jest znacznie trudniej otrzymać niż statystyczne czy naprzemienne, mają zdolność do mikroseparacji bloków. W stopie, bloki merów mają tendencje do krystalizowania razem z sobą, co daje w efekcie materiały o budowie warstwowej - nieco podobnej do tradycyjnych kompozytów, ale w których warstwy nie są z sobą sklejone lecz tworzą jeden lity blok materiału. Tego typu materiały posiadają często wyjątkowo dobre własności mechaniczne, oraz mają często własności anizotropowe (różne w różnych kierunkach).

Akrylonitryl (nazwa systematyczna: prop-2-enonitryl, aczkolwiek nazwa "akrylonitryl" jest przez IUPAC też uważana za poprawną, CH2=CH-CN), inaczej: cyjanek winylu, nitryl kwasu akrylowego, cyjanoetylen) – organiczny związek chemiczny z grupy nitryli, stosowany głównie jako monomer do syntezy poliakrylonitrylu, jego kopolimerów oraz jako ważny substrat w wielu innych syntezach organicznych.

Poli(styren-co-akrylonitryl) (SAN z ang. Styrene Acrylonitrile) - kopolimer styrenu i akrylonitrylu, stosowany jako termoplastyczne Tworzywa sztuczne stosowane np. do produkcji pojemników akumulatorów samochodowych.

Jeśli w kopolimerze występują długie bloki o własnościach hydrofobowych i jednocześnie bloki o własnościach hydrofilowych, całość uzyskuje własności amfifilowe, które mogą być wykorzystywane na różne sposoby - np: do produkcji farb emulsyjnych, jako środki czyszczące, jako warstwy zapobiegające zaparowywaniu się szyb itp.

Polimery (gr. polymeres - wieloczęściowy, zbudowany z wielu części) – substancje chemiczne o bardzo dużej masie cząsteczkowej, które składają się z wielokrotnie powtórzonych jednostek zwanych merami.

Hydrofobowość (z (gr.) hydro – woda, phobos – strach) – skłonność cząsteczek chemicznych do odpychania od siebie cząsteczek wody. Jest to szczególny przypadek solwofobowości, gdy rozpuszczalnikiem jest woda. W ujęciu makroskopowym hydrofobowość to właściwość powierzchni materiału polegająca na niezwilżalności przez wodę.

Kopolimery szczepione otrzymuje się zwykle na bazie biopolimerów, po to aby zmodyfikować ich własności. Np. często stosowanym zabiegiem w przemyśle skórzanym jest szczepienie skóry (a ściśle biorąc tworzących ją polipeptydów za pomocą poliakrylanów, co powoduje wygładzanie i trwałe nabłyszczenie powierzchni, przy zachowaniu tradycyjnych walorów użytkowych).

Materiał kompozytowy (lub kompozyt) - materiał o strukturze niejednorodnej, złożony z dwóch lub więcej komponentów (faz) o różnych właściwościach. Właściwości kompozytów nigdy nie są sumą, czy średnią właściwości jego składników. Najczęściej jeden z komponentów stanowi lepiszcze, które gwarantuje jego spójność, twardość, elastyczność i odporność na ściskanie, a drugi, tzw. komponent konstrukcyjny zapewnia większość pozostałych własności mechanicznych kompozytu.

Bibliografia

Praca zbiorowa, "Chemia polimerów", red. Zbigniew Florjańczyk, Stanisław Penczek, Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej, 2002, tom 2, ISBN 83-7207-368-6