Paprastas polimeras yra ilga ištisinė molekulė, susidedanti iš tarpusavyje sujungtų atskirų mažesnių dalių – monomerų. Jei vieną makromolekulę sudaro keletas skirtingų tipų pavienių molekulių, tai yra kopolimeras, jungiantis du ar daugiau skirtingų junginių.
Juos galima klasifikuoti pagal struktūrą ir sintezės metodą.
Įprasti kopolimerai
Paprasčiausias ir suprantamiausias tipas. Taisyklingos struktūros makromolekulėje monomerai kaitaliojasi tolygiai: 1-2-1-2-1-2… Įprasti kopolimerai savo savybėmis žymiai pranašesni už netaisyklingus: jie yra termiškai stabilesni, turi geresnes fizines ir mechaninės savybės (elastingumas, stiprumas ir kt.). Bendroji kopolimero charakteristika, kaip taisyklė, susideda iš atitinkamų homogeninių polimerų savybių ir yra kažkur per vidurį tarp jų. Vyraujantis gavimo būdas yra kopolikondensacija: sujungus dvi skirtingas monomero molekules, išsiskiria viena vandens molekulė.
Svarbiausi polimerai pramonėje turi būtent stereotaisyklingą struktūrą. Dažniausiai tai yra sintetiniai kopolimerai-gumai,sudarytas iš butadieno ir vieno ar daugiau kitų monomerų:
- Stirolo-butadieno kaučiukas yra butadieno ir stireno (vinilbenzeno) polikondensacijos produktas.
- Nitrilo butadieno kaučiukas – yra ir netaisyklingos, ir taisyklingos struktūros atmainų (pastarosios, žinoma, yra daug geresnės kokybės). Monomeras sudarytas iš butadieno ir akrilnitrilo molekulių.
- Stireno ir akrilo kopolimeras yra stireno ir metakrilato, įprasto polimero, polikondensacijos rezultatas.
Pluoštai yra ypatingas įprastinių kopolimerų atvejis.
Fibras
Pluoštai – polimerai, gauti organinės sintezės būdu, skirti naudoti tekstilės pramonėje. Vadinamieji sintetiniai audiniai gaminami iš sintetinių pluoštų. Nuo natūralių skiriasi geresnėmis mechaninėmis savybėmis (neglamžymu, tvirtumu, atsparumu dilimui, atsparumu įvairioms deformacijoms). Kai kurie sintetiniai pluoštai yra kopolimerai:
- nailonas yra heksametilendiamino ir adipo rūgšties polikondensacijos produktas;
- lavsan yra monomeras, sudarytas iš kondensuoto etilenglikolio ir tereftalio rūgšties.
Atsitiktiniai kopolimerai
Jie gaunami tokiu pačiu būdu su tuo skirtumu, kad gautoje struktūroje monomerai neturi griežtos kaitos eilės, o yra išsidėstę atsitiktinai. Šiuo atveju jie neužrašo bendros naujojo monomero formos, o nurodokiekvienos rūšies molekulių procentas. Dažnai atsitiktinis kopolimeras gali turėti du ar tris pagrindinius monomerus ir dar kelis, kurių kiekis svyruoja nuo 1–5 % – jie naudojami stabilizavimui ir kitiems nedideliems polimero savybių koregavimui.
Pirmoji dirbtinė guma buvo netaisyklingos struktūros. Vienintelis monomeras – butadienas – grandinėje buvo skirtingų konfigūracijų; jo cis- ir trans-izomerai pasikeitė atsitiktinai, o natūralioje kaučiuko sudėtyje yra beveik tik cis-butadieno.
Dabar dauguma sintetinių kaučiukų su priedais yra atsitiktiniai kopolimerai. Tai fluorkaučiukai, butilo kaučiukas, susidedantis iš kopolimerizuoto izobutileno ir 1-5% izopreno, gumos su vinilo chlorido, stireno, akrilonitrilo ir kitų polimerą formuojančių junginių priedu. Taip pat yra toks polimeras, vadinamas guma, tačiau jo sudėtyje nėra butadieno ar izopreno. Tai polipropileno ir polietileno, etileno-propileno gumos kopolimeras. Jį, kaip jau galima spėti, sudaro etileno ir propileno monomerai, turintys nuo 40 iki 70 % etileno molinės masės.
Blokiniai kopolimerai
Šio tipo kopolimerai pasižymi tuo, kad galutinėje struktūroje monomerai nesimaišo vienas su kitu, o sudaro blokus. Kiekvienas blokas yra viena medžiaga tokiu kiekiu, kad jis visiškai atspindi visas įprasto polimero savybes. Kartais tarp skirtingų blokų gali būti viena molekulė kito junginio – kryžminio ryšio agento.
Blokiniai polimerai yra vadinamieji termoplastiniai elastomerai. Tai yratermoplastų blokų – polistireno, polietileno arba polipropileno – ir elastomerų – butadieno ir izopreno polimerų junginiai, jų atsitiktiniai kopolimerai su stirenu, mums jau žinomas etileno-propileno kopolimeras. Normaliomis sąlygomis termoplastiniai elastomerai yra panašūs į elastomerus savo mechaninėmis savybėmis, tačiau aukštoje temperatūroje jie virsta plastikine mase ir gali būti apdorojami taip pat, kaip ir termoplastiniai.
Skiepų kopolimerai
Be pagrindinės grupės, skiepų kopolimeruose yra papildomų šakų – grandinių iš kitų monomerų, trumpesnių nei pagrindinės grandinės ilgis. Prie tarpinių grupių molekulių galima prijungti šakas.
Norint gauti skiepų kopolimerą, pirmiausia reikia paruoštos pagrindinio polimero grandinės. Be to, šoninę grandinę prie jos galima „prisiūti“dviem skirtingais būdais: arba į reakciją įvesti monomerą, kuris tam tikromis sąlygomis polimerizuojasi ir grandinės pavidalu prisitvirtina prie pagrindinio polimero, arba „pasodinti“paruoštą. sudaryta trumpa grandinė (oligomeras) ant pagrindinio polimero per tarpinę grupę.
Skiepų kopolimerai gaminami siekiant atlikti tikslinį pagrindinio polimero modifikavimą. Naudojama tokia savybė kaip skiepytų kopolimerų savybių adityvumas: jų fizines ir mechanines charakteristikas vienu metu lemia ir pagrindinės, ir šoninės grandinės polimerai.
