Разумевање основа хемије кополимера неопходно је свима које занимају наука о полимерима, инжењерство материјала или сродне области. Овај чланак детаљно разматра дефиницију, класификацију, синтезу, својства и примене кополимера и пружа свеобухватан преглед ових занимљивих макромолекула који су преобразили савремену науку о материјалима.
Шта су Кополимери?
Кополимер је врста полимера састављена од две или више различитих врста мономера, који представљају основне градивне јединице полимера. Током процеса полимеризације, ови мономери се хемијски повезују и образују дугачке ланце.
Кополимери садрже комбинацију два или више монометра који се могу распоређивати у различитим обрасцима. Ови обрасци укључују наизменично, насумично, блок и структуру прегратка, од којих свака даје различита & nbsp; хемијска својства и карактеристике материјалу.
Како се праве Кополимери?
Кополимери су синтетизовани полимерисањем два или више различитих монометра заједно користећи технике као што су додатак полимеризација (слободни радикални, анионски) или кондензација полимеризација.
Избор монометра, њихов однос, метод полимеризације и обраде одређује коначну кополимерну структуру и својства.
- Полимеризација сабирања – мономери са реактивним групама (често двоструким угљениковим везама) повезани су у ланцу. Ово укључује слободну радикалну и анионску полимеризација. Иницијатори се користе за покретање и контролу реакције.
- Полимеризација кондензације – мономери са функционалним групама (често естер или амид групе) реагују на формирање полимера, генерално елиминацијом молекуле воде или метанола.
Шта је анионска полимеризација и радикална полимеризација?
- Анионска полимеризација:
Анионска полимеризација је јонска ланчана полимеризација која је покренута нуклеофилним реагентима, као што су органолитији, грингардови реагенти и метални алкооксиди.
Укључује полимеризација винил монометра који поседују групе за укидање електрона, као што су метил метакрилат, акрилонитрил, 2-винилидин, као и конјугирани мономери попут стирена и 1,3-бутадиена.
Полимеризација се наставља са растућим ланцем који носи негативну пуњење и контракацију.
Анионска полимеризација може бити „жива“ ако нема корака прекидања или преноса ланца, што омогућава контролу над молекуларном тежином и омогућава синтезу блока кополимера.
- Радикална полимеризација:
Радикална полимеризација, или прецизније слободна-радикална полимеризација, формира полимере од винил монометра кроз радикалне реакције које укључују слободне радикалне интерфејсе.
Иницирају га слободни радикали који се генерисају од радикалних иницијатора и настављају кроз кораке размножавања где радикали реагују са мономерима да узгајају ланац полимера.
Мономери који су лако подвргнути радикалној полимеризацији укључују стирене, (мет)акрилате, (мет)акриламиде, и акрилонитрил који могу да стабилизују размножавајуће радикале.
Конвенционална радикална полимеризација има малу контролу над молекуларном тежином и дисперзијом.
Који су различити типови Кополимера
Два главна типа кополимената су линеарни кополимери и разгранати кополимери.
Линеарни кополимери састоје се од једног главног ланца са различитим мономерским јединицама дуж тог ланца.
- Измењиви кополимери – наизменични кополимери значе две мономерне јединице, на пример (-А-Б-А-Б-Б-)н
- Статистички кополимери — статистички кополимери (познати и као насумични кополимери) један су тип линеарног кополимера. Единице мономера се насумично дистрибуирају дуж ланца, пратећи статистичка правила
- Блокирајте кополимере, састављене од блокова сваког мономера који су ковалентно повезани, на пример А-А-А-Б-Б-Б-Б-Б-
- Прецизни кополимери — композиција постепено се мења дуж ланца
- Периодични кополимери — јединице мономера су постављене у понављајућем низу, на пример (A-B-A-B-A-A-A-A-B-B-B)n
Разгранати кополимери имају главни ланац са једним или више полимерних бочних ланаца везаних за њега.
- Кополимери графта – бочни ланци су структурно одвојени од главног ланца
- Кополимери у облику звездице – више полимерних ланаца зрачи из централног језгра
- Кополимери четка – са великом густином полимерних бочних ланаца везаних за линеарну кичму, доводи до црволике или цилиндричне конструкције четкице
- Кополимери комора – који се састоје од линеарне кичме са нижом густином полимерних бочних ланаца, што резултира флексибилнијим чешелом
Које су предности Кополимера?
Кополимери нуде широк спектар предности над хомополимерима, укључујући својства туне, побољшана механичка и хемијска својства, трошковитост, и побољшана компатибилност.
| предност | Опис |
|---|---|
| Својства за укрцавање | Својства се могу прилагодити прилагођавањем пропорција и распореда мономера |
| Побољшана механичка јачина и хемијски отпор | Својства доказа нису доступна са хомополимерима |
| трошковитост | Замењује метале или сложеније материјале |
| Побољшана сагласност | Побољшати сагласност између иначе несагласних материјала |
| Нови материјали | Кополимеризација може довести до јединствених материјала |
| Добра физичка својства | флексибилност, еластичност и укоченост могу се подесити |
| Лакше обрада | Нижа температура обраде и шири прозор обраде |
| Боља дугорочна перформанса | Врховна топлотна стабилност, отпор оксидације, и отпор на насеље |
Шта су непредвиђења од Кополимера?
Кополимери такође имају неке недостатке везане за производњу сложености, мање предвидивих својстава, виших трошкова, потенцијалне деградације и слабија механичка својства.
| Недостатак | Опис |
|---|---|
| Комплексна производња | Кополимеризација је сложенија због управљања више материјала са различитим брзинама реактивности. |
| Мање предвидива својства | Постизање посебних својстава у кополимената може бити мање предвидљиво; |
| Виши трошкови | Користећи вишеструке мономере и додатну сложеност процеса повећавају производњу. |
| Питања сагласности | Неки мономери су несагласни, спречавање или компликовање успостављање одређених кополимената. |
| Слаба механичка својства | – |
| Отпор ниже температуре | – |
Који су примери Кополимера у индустрији
Кополимери са стиреном базом:
- Акрилонитрил-бутадиен-стирен (ABS): Користи се углавном у аутомобилској и електронској индустрији, а цењен је због жилавости и отпорности на удар.
- Овај кополимер се често налази у лепљивим и фокама, нудећи добру еластичност и снагу.
Етилен-базирани Кополимери:
- Етилен-винил ацетат (ЕВА): Познат по гуменој мекоћи и флексибилности, ЕВА се широко користи у паковању хране и као филм за ламинирање подова.
- Полиетилен тетрафлуороетилен (ЕТФЕ): ЕТФЕ је изабран за високу тачку топљења и одлична електрична својства, што га чини погодним за облачиће жице и као лаку замену за стакло.
Често постављана питања
Да ли су кополимери исти као полимери?
Не, сви кополимери су полимери, али нису сви полимери кополимери. Кополимери су поткласа полимера која се карактерише са две или више различитих мономерних јединица, које им обезбеђују различите структуре и својства у поређењу са хомополимерима који се састоје само од једног типа мономера.
Која је разлика између хомополимера и кополимера?
Хомополимери садрже један тип мономера који се понавља у једноставном ланцу, док кополимери имају два или више различитих монометра у комплекснијим структурама. Ово доводи до разлика у њиховим синтезама, својствима и програмима за крајњу употребу
Да ли су кополимери безбедни за кожу?
Натријум акрилати кополимер и сродни акрилати кополимери су проучавани и сматрају се сигурним за козметичку употребу „када је обликовано да се избегне иритација.“
Акрилна киселина може бити тешко иритирајуће и корозивна на кожу, очи, и респираторни трактат на високим експозицијама.
Метакрилна киселина је ограничена у канадској козметици и класификована као потенцијално токсична или штетна.
За које апликације се кополимери често користе?
Кополимери се користе у широком низу производа, укључујући аутомобилске делове, пластичне контејнере и медицинске уређаје због својих прилагодљивих механичких и хемијских својстава.
На који начин се случајни кополимери разликују од других кополимерских структура?
Насумични кополимери садрже мешавину мономерних јединица уређених без посебног редоследа дуж ланца, што резултира полимерима са балансом својстава састојака монометра, као што су побољшан отпор удара или флексибилност.
Како композиција кополимера утиче на његова својства?
Однос и аранжман монометра унутар кополимера директно утиче на њена термална, механичка и хемијска својства, што значи да се материјал може конструисати за одређене функције, као што су повећана еластичност или отпорност на отапаче.
