共重合体とは？

化学では、ポリマーとは、多くの小分子をつなげて作られた分子の連鎖です。 ポリマーにはさまざまな種類がありますが、1つはコポリマーです。 共重合体は、2つの異なるタイプの分子が同じポリマー鎖で結合されている場合に作成されます。

2種類の分子はそれぞれモノマーと呼ばれ、モノマーの配列はコポリマーの異なるカテゴリとサブカテゴリにつながります。 たとえば、交互共重合体は規則的に交互になった単量体AとBで構成されているため、共重合体の連鎖はABABABABになります。 ランダム共重合体とは、BAAABABAABBなどのAとBのランダムなシーケンスを持つ共重合体です。 周期的な共重合体は、AとBのモノマーが繰り返し配列されているため、さらに複雑です。 たとえば、上記の2番目の例で説明したAとBのシーケンスが変化せずに繰り返される場合、シーケンス自体はランダムに見えますが、これは周期的なコポリマーになります。

ブロック共重合体はおそらく最も単純な構造ですが、最も奇妙な属性も持っています。 これらの共重合体は、1つのタイプのモノマーがすべてグループ化され、他の種類のモノマーがすべてグループ化された「ブロック」で構成されています。 まるで2つの普通のポリマーが端で一緒に接合されているかのようです。 これらの化合物では、2つのモノマーは科学者が相分離と呼ぶ方法で動作します。

相分離は、油と水（2つの非相溶性物質）が容器内で分離するときに起こるものと同じです。 ただし、ブロック共重合体の化合物は原子的に結合しているため、油と水のように視覚的に分離する代わりに、顕微鏡スケールで分離します。 ブロック内のこの分離は、非常に小さいが非常に硬い構造を形成します。 これらの物質は十分に強いため、靴底や自動車のタイヤにある種のブロック共重合体が使用されています。 また、ブロック共重合体は2つのモノマーだけでなく、場合によっては5つ以上のモノマーで構成できることにも注目してください。

コポリマーを分類する別の方法は、ポリマー鎖によって形成される構造の形状によるものです。 線状共重合体はたった1本の単鎖ですが、分岐共重合体は主鎖を持ち、他の鎖は間隔をあけて側方に分岐しています。 一般的なタイプの分岐共重合体はグラフト共重合体で、主鎖はモノマーAのみで構成され、分岐はモノマーBのみで構成されます。

この場合、両方のモノマーが完成したグラフト共重合体に特性を与えることができます。 一例は、耐衝撃性ポリスチレンです。 材料に強度を与えるポリスチレン主鎖があります。 ポリスチレン主鎖にグラフトされているのは、コンパウンドポリブタジエンの鎖で、通常のポリスチレンにはない弾力性を材料に与えます。