Сополимеры - это разновидность полимеров. Виды, строение, свойства сополимеров

Обычный полимер - это длинная непрерывная молекула, состоящая из связанных между собой отдельных более мелких частей - мономеров. Если одну макромолекулу образует несколько разных видов единичных молекул, то это сополимер, сочетающий в себе два и более различных соединений.

Классифицировать их можно по строению и способу синтеза.

Регулярные сополимеры

Самый простой и понятный тип. В макромолекуле регулярного строения мономеры чередуются равномерно: 1-2-1-2-1-2... По своим свойствам регулярные сополимеры значительно превосходят нерегулярные: они более термоустойчивы и обладают лучшими физико-механическими свойствами (эластичностью, прочностью и т.п.). Общая характеристика сополимера, как правило, складывается из свойств соответствующих однородных полимеров и находится где-то посередине между ними. Преимущественный способ получения - сополиконденсация: при соединении двух различных молекул-мономеров выделяется одна молекула воды.

Наиболее важные в промышленности полимеры имеют именно стереорегулярную структуру. Чаще всего это синтетические сополимеры-каучуки, состоящие из бутадиена и еще одного или нескольких мономеров:

• Бутадиен-стирольный каучук - продукт поликонденсации бутадиена и стирола (винилбензола).
• Бутадиен-нитрильный каучук - существуют разновидности как нерегулярного, так и регулярного строения (последние, естественно, значительно лучше по качеству). Мономер составляют молекулы бутадиена и акрилонитрила.
• Стирол-акриловый сополимер - это результат поликонденсации стирола и метакрилата, регулярная разновидность полимера.

Частным случаем регулярных сополимеров являются волокна.

Волокна

Волокна - полимеры, получаемые органическим синтезом для использования в текстильной промышленности. Из синтетических волокон делают так называемые синтетические ткани. Они отличаются от натуральных лучшими механическими качествами (несминаемость, прочность, износостойкость, устойчивость к различным деформациям). Некоторые синтетические волокна являются сополимерами:

• нейлон - продукт поликонденсации гексаметилендиамина и адипиновой кислоты;
• лавсан - мономер, который состоит из сконденсированных этиленгликоля и терефталевой кислоты.

Статистические сополимеры

Их получают таким же образом с различием в том, что в образовавшейся структуре мономеры не имеют строгого порядка чередования, а расположены случайным образом. В таком случае записывают не общую форму нового мономера, а указывают процентное содержание молекул каждого вида. Зачастую в статистическом сополимере может быть два-три основных мономера и еще несколько, чье содержание колеблется в пределах 1-5 % - они используются для стабилизации и других небольших корректировок свойств полимера.

Первый искусственный каучук имел нерегулярную структуру. Единственный мономер - бутадиен - находился в цепи в разных конфигурациях; имелось беспорядочное чередование его цис- и трансизомеров, в то время как натуральный каучук содержит почти один лишь цис-бутадиен.

Сейчас большинство синтезируемых каучуков с добавками являются статистическими сополимерами. Это фторкаучуки, бутилкаучук, состоящий из сополимеризованных изобутилена и 1-5 % изопрена, каучуки с добавлением винилхлорида, стирола, акрилонитрила и других образующих полимеры соединений. Есть еще такой полимер, называющийся каучуком, но не содержащий в своем составе бутадиена или изопрена. Это сополимер полипропилена и полиэтилена, этилен-пропиленовый каучук. Состоит он, как можно догадаться, из мономеров этилена и пропилена, содержащего от 40 до 70 % молярной массы этилена.

Блоксополимеры

Этот вид сополимеров характерен тем, что в конечной структуре мономеры не перемешаны друг с другом, а составляют блоки. Каждый блок - это одно вещество, находящееся в таком количестве, чтобы полностью отразить все свойства своего обыкновенного полимера. Иногда между различными блоками может находиться одна молекула другого соединения - сшивающий агент.

Блоксополимерами являются так называемые термоэластопласты. Это соединения блоков термопластов - полистрирола, полиэтилена или полипропилена - и эластомеров - бутадиеновых и изопреновых полимеров, их статистических сополимеров со стиролом, уже известного нам сополимера этилена с пропиленом. В нормальных условиях термоэластопласты подобны эластомерам по своим механическим свойствам, а при высоких температурах превращаются в пластическую массу и могут подвергаться переработке так же, как и термопласты.

Привитые сополимеры

В привитых сополимерах содержатся кроме основной группы дополнительные ответвления - цепи из других мономеров, короче, чем длина основной цепи. Ответвления могут крепиться на молекулы промежуточной группы.

Для получения привитого сополимера необходима сначала уже готовая цепь основного полимера. Далее боковую цепь к ней можно "пришить" двумя разными способами: либо ввести в реакции мономер, который при определенных условиях полимеризуется и прикрепляется в виде цепочки к основному полимеру, либо "посадить" уже готовую недлинную цепь (олигомер) на основной полимер через промежуточную группу.

Привитые сополимеры получают для осуществления направленной модификации полимера основной цепи. Используется такое свойство, как аддитивность свойств привитых сополимеров: их физико-механические характеристики определяются одновременно полимерами и основной, и боковой цепи.