Kopolimeer

'n Kopolimeer is 'n polimeer wat afkomstig is van meer as een soort monomeer. Die polimerisasie van monomere in kopolimere word kopolimerisasie genoem. Kopolimere wat verkry word deur kopolimerisasie van twee monomeersoorte, word soms bipolimere genoem. Die wat verkry word uit drie en vier monomere word onderskeidelik terpolimere en kwartpolimere genoem.^[1]

Kommersiële kopolimere sluit in akrylnitrielbutadiëenstireen, stireen/butadieen-medepolimeer , nitrielrubber, stireen-akrielnitril, stireen-isopreen-stireen en etileen-vinielasetaat, wat almal gevorm word deur kettinggroei-polimerisasie. 'n Ander produksiemeganisme is stapgroei-polimerisasie wat gebruik word om die nylon-12/6/66-kopolymeer^[2] van nylon-12, nylon-6 en nylon-66 te vervaardig, sowel as die geassosieerde kopoliësters.

Aangesien 'n kopolimeer uit minstens twee soorte bestanddele (ook struktureenhede) bestaan, kan kopolimere geklassifiseer word op grond van hoe hierdie eenhede in die lengte van die ketting gerangskik is.^[3] Lineêre kopolimere bestaan uit 'n enkele hoofketting en sluit afwisselende kopolimere, statistiese kopolimere en blokkopolimere in. Vertakte kopolimere bestaan uit 'n enkele hoofketting met een of meer polimeersykettings, en kan verskillende vorme hê (bv. stervormig).

Reaktiwiteitsverhoudings

Die reaktiwiteitsverhouding van 'n groeiende kopolimeerketting wat in 'n gegewe monomeer eindig, is die verhouding van die reaksietempokonstante vir die toevoeging van dieselfde monomeer en die reaksietempokonstante vir die toevoeging van die ander monomeer. Dit wil sê $r_{A}={\frac {k_{AA}}{k_{AB}}}$ en $r_{B}={\frac {k_{BB}}{k_{BA}}}$ , waar $k_{AB}$ die reaksietempokonstante is vir voortplanting van 'n polimeerketting wat eindig in monomeer A deur toevoeging van monomeer B.^[4]

Die samestelling en struktuur van die kopolimeer hang af van hierdie reaktiwiteitsverhoudings r_A en r_B volgens die Mayo–Lewis-vergelyking vir die relatiewe tempo van inkorporasie van die twee monomere (ook genoem die kopolimerisasievergelyking of kopolimeervergelyking):^[4]^[5]

{\frac {\mathrm {d} \left[\mathrm {M} _{A}\right]}{\mathrm {d} \left[\mathrm {M} _{B}\right]}}={\frac {\left[\mathrm {M} _{A}\right]\left(r_{A}\left[\mathrm {M} _{A}\right]+\left[\mathrm {M} _{B}\right]\right)}{\left[\mathrm {M} _{B}\right]\left(\left[\mathrm {M} _{A}\right]+r_{B}\left[\mathrm {M} _{B}\right]\right)}}

Lineêre kopolimere

Blokkopolimere

Blokkopolimere bevat twee of meer homopolimeer-subeenhede wat deur kovalente bindings gekoppel is. Die saambinding van die homopolimeersubeenhede kan 'n tussentydse nie-herhalende subeenheid benodig, bekend as 'n aansluitingsblok. Diblok-kopolimere het twee duidelike blokke; triblok-kopolimere het drie. Tegnies is 'n blok 'n gedeelte van 'n makromolekule wat baie eenhede bevat en wat ten minste een kenmerk het wat nie in die aangrensende gedeeltes voorkom nie. ^[3]

Die sintese van blokkopolimere vereis dat beide reaktiwiteitsverhoudings baie groter is as eenheid (r_A >> 1, r_B >> 1), sodat die terminale monomeereenheid van 'n groeiende ketting geneig is om 'n soortgelyke eenheid by te voeg.^[6]

Afwisselende kopolimere

'n Afwisselende kopolimeer het gereelde afwisselende A- en B-eenhede, en word dikwels beskryf deur die formule: -A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-, of -(-A-B-)_n-. Die molverhouding van elke monomeer in die polimeer is normaalweg amper een, wat gebeur as die reaktiwiteitsverhoudings r_A en r_B byna nul is, soos blyk uit die Mayo–Lewis-vergelyking. Byvoorbeeld, in die vry-radikale kopolymerisasie van stireen-maliensuuranhiedriedkopolimeer, is r_A= 0,097 en r_B= 0,001,^[6] sodat die meeste kettings wat op stireen eindig, 'n maliensuuranhidriedeenheid byvoeg, en byna alle kettings wat op maliensuur eindig, 'n stireeneenheid byvoeg. Dit lei tot 'n oorwegend wisselende struktuur.

Periodieke kopolimere

Periodieke kopolimere het eenhede in 'n herhalende volgorde. Byvoorbeeld, vir twee monomere A en B, kan hulle die herhaalde patroon vorm (A-B-A-B-B-A-A-A-A-B-B-B)_n.

Statistiese kopolimere

In statistiese kopolimere volg die volgorde van monomeer stukke 'n statistiese reël. As die waarskynlikheid om 'n gegewe tipe monomeerstuk op 'n bepaalde punt in die ketting te vind gelyk is aan die molfraksie van daardie monomeerstuk in die ketting, kan daar na die polimeer verwys word as 'n werklike ewekansige kopolimeer

Verwysings

↑ McNaught, A. D.; Wilkinson, A. (1996). "Glossary of basic terms in polymer science (IUPAC Recommendations 1996)". Pure and Applied Chemistry (in Engels). 68: 2287–2311. doi:10.1351/goldbook.C01335. ISBN 978-0-9678550-9-7.
↑ "Nylon-12/6/66 Copolymer". Cosmetics Info (in Engels). Geargiveer vanaf die oorspronklike op 11 April 2021. Besoek op 12 April 2021.
↑ ^3,0 ^3,1 Jenkins, A. D.; Kratochvíl, P.; Stepto, R. F. T.; Suter, U. W. (1996). "Glossary of Basic Terms in Polymer Science". Pure Appl. Chem. (in Engels). 68 (12): 2287–2311. doi:10.1351/pac199668122287.
↑ ^4,0 ^4,1 Cowie, J.M.G. (1991). Polymers: Chemistry and Physics of Modern Materials (in Engels) (2de uitg.). Blackie (USA: Chapman and Hall). pp. 104–106. ISBN 978-0-216-92980-7.
↑ Mayo, Frank R.; Lewis, Frederick M. (1944). "Copolymerization. I. A Basis for Comparing the Behavior of Monomers in Copolymerization; The Copolymerization of Styrene and Methyl Methacrylate". J. Am. Chem. Soc. (in Engels). 66 (9): 1594–1601. doi:10.1021/ja01237a052.
↑ ^6,0 ^6,1 Fried, Joel R. (2003). Polymer Science and Technology (in Engels) (2de uitg.). Prentice Hall. pp. 41–43. ISBN 978-0-13-018168-8.

[goldbook1996-1] McNaught, A. D.; Wilkinson, A. (1996). "Glossary of basic terms in polymer science (IUPAC Recommendations 1996)". Pure and Applied Chemistry (in Engels). 68: 2287–2311. doi:10.1351/goldbook.C01335. ISBN 978-0-9678550-9-7.

[Nylon-2] "Nylon-12/6/66 Copolymer". Cosmetics Info (in Engels). Geargiveer vanaf die oorspronklike op 11 April 2021. Besoek op 12 April 2021.

[Jenkins-3] 3,0 ^3,1 Jenkins, A. D.; Kratochvíl, P.; Stepto, R. F. T.; Suter, U. W. (1996). "Glossary of Basic Terms in Polymer Science". Pure Appl. Chem. (in Engels). 68 (12): 2287–2311. doi:10.1351/pac199668122287.

[Cowie-4] 4,0 ^4,1 Cowie, J.M.G. (1991). Polymers: Chemistry and Physics of Modern Materials (in Engels) (2de uitg.). Blackie (USA: Chapman and Hall). pp. 104–106. ISBN 978-0-216-92980-7.

[MayoLewis-5] Mayo, Frank R.; Lewis, Frederick M. (1944). "Copolymerization. I. A Basis for Comparing the Behavior of Monomers in Copolymerization; The Copolymerization of Styrene and Methyl Methacrylate". J. Am. Chem. Soc. (in Engels). 66 (9): 1594–1601. doi:10.1021/ja01237a052.

[Fried-6] 6,0 ^6,1 Fried, Joel R. (2003). Polymer Science and Technology (in Engels) (2de uitg.). Prentice Hall. pp. 41–43. ISBN 978-0-13-018168-8.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]