Copolymer
-
Определение и классификация сополимеров
- Сополимер — полимер, полученный из более чем одного вида мономера.
- Классификация основана на расположении мономерных единиц вдоль цепи.
- Линейные сополимеры включают чередующиеся, статистические и блок-сополимеры.
- Блочные сополимеры состоят из блоков разных мономеров, соединенных ковалентными связями.
-
Реакционные соотношения
- Реакционные соотношения r1 и r2 определяют состав и структуру сополимера.
- Mayo-Lewis уравнение используется для расчета состава сополимера.
-
Линейные сополимеры
- Блок-сополимеры состоят из блоков разных мономеров.
- Примеры: полистирол-b-полиметилметакрилат, полистирол-b-полистирол.
- Синтез требует высоких реакционных соотношений.
-
Чередующиеся сополимеры
- Чередующиеся сополимеры имеют регулярные чередования мономерных единиц.
- Пример: стирол-малеиновый ангидрид.
- Реакционные соотношения близки к нулю.
-
Периодические сополимеры
- Периодические сополимеры имеют повторяющиеся последовательности мономерных единиц.
-
Статистические сополимеры
- Статистические сополимеры имеют случайное распределение мономерных единиц.
- Примеры: стирол-бутадиеновые каучуки, смолы из стирола и акриловой кислоты.
- Реакционные соотношения влияют на состав и свойства сополимеров.
-
Методы синтеза
- Свободная радикальная полимеризация: дешевый метод, быстрый, но не всегда контролируемый.
- Анионная полимеризация: дорогая, требует чистых условий, трудно масштабируемая.
- «Живые» контролируемые радикальные методы: ATRP, NMP, RAFT, более контролируемые, но требуют больше времени.
-
Типы сополимеров
- Стереоблок-сополимеры: блоки различаются только по тактичности мономеров.
- Градиентные сополимеры: мономерный состав меняется вдоль цепи.
- Ветвленные сополимеры: различные архитектуры, включая привитые и звездчатые.
- Привитые сополимеры: боковые цепи отличаются от основной цепи, например, полистирол на полибутадиене.
- Звездчатые сополимеры: несколько полимерных цепей соединены с центральным ядром.
-
Микрофазовое разделение
- Блок-сополимеры могут микрофазово разделяться, образуя наноструктуры.
- Микрофазовое разделение аналогично разделению масла и воды.
- Блоки образуют наноразмерные структуры в зависимости от длины.
- Микрофазовое разделение используется в нанотехнологиях и биомедицине.
-
Термодинамика и поведение
- Термодинамика описывает взаимодействие блоков.
- Продукт степени полимеризации и параметра Флори-Хаггинса указывает на совместимость блоков.
- Совместимость влияет на поведение в растворе и адсорбцию на поверхностях.
-
Методы характеризации
- Спектроскопические методы: NMR, IR, UV для идентификации структуры и состава.
- Рассеивающие методы: статическое и динамическое светорассеяние, SANS для определения размера и веса.
- Рентгеновские методы: SAXS для определения наноморфологии.
- Термоаналитические методы: DSC для определения тепловых переходов, TG для термостабильности.
- Хроматография: SEC для разделения по гидродинамическому объему.
-
Применение блок-сополимеров
- Термопластичные эластомеры (TPE): автомобильные бамперы, обувь, битум, кабели.
- Модифицированные TPE: полимеры на основе полиэфиров и полиамидов для шлангов, спортивных товаров, автомобильных компонентов.
-
Амфифильные блок-сополимеры
- Образуют мицеллы и наночастицы
- Используются в исследованиях средств доставки лекарств
- Применяются для удаления органических загрязнений из воды
-
Чередующиеся сополимеры
- Проявляют амфифильность в зависимости от рН
- Могут принимать различные конформации: случайные спирали, компактные глобулы, мицеллы, нанодиски
- Используются как диспергаторы, средства доставки лекарств, для растворения мембран
-
Разработка сополимеров
- Используется для изменения свойств пластмасс
- Снижает кристалличность, изменяет температуру стеклования, контролирует смачивающие свойства, улучшает растворимость
- Улучшает механические свойства методом упрочнения резины
- Эластомерные фазы в жесткой матрице увеличивают поглощение энергии при ударе
- Пример: акрилонитрилбутадиенстирол
-
Дополнительные ресурсы
- Сечение сополимеров в полимерном изделии
- Термопластичный эластомер
- Толин
- Рекомендации
- Внешние ссылки
- Введение в химию полимеров
- Блок-сополимеры в растворе: основы и применение