Wat is een copolymeer?

In de chemie is een polymeer een keten van moleculen die wordt gemaakt door veel kleine moleculen met elkaar te verbinden. Polymeren zijn er in verschillende variëteiten, een soort is het copolymeer. Een copolymeer wordt gemaakt wanneer twee verschillende soorten moleculen worden samengevoegd in dezelfde polymeerketen.

Elk van de twee soorten moleculen wordt een monomeer genoemd en de rangschikking van de monomeren leidt tot verschillende categorieën en subcategorieën van copolymeren. Een alternerend copolymeer bestaat bijvoorbeeld uit regelmatig alternerende monomeren A en B, dus de copolymeerketen luidt: ABABABAB. Een willekeurig copolymeer is er een met willekeurige sequenties van A en B, zoals BAAABABAABB. Periodieke copolymeren zijn nog gecompliceerder, omdat ze bestaan ​​uit A- en B-monomeren die in een herhalende volgorde zijn gerangschikt. Als bijvoorbeeld de A- en B-reeks beschreven in het tweede voorbeeld hierboven zou worden herhaald zonder te veranderen, hoewel de reeks zelf willekeurig lijkt, zou dit een periodiek copolymeer zijn.

Blokcopolymeren hebben misschien de eenvoudigste structuur, maar ook de vreemdste attributen. Deze copolymeren zijn opgebouwd uit "blokken" waarin al het ene type monomeer is gegroepeerd, waarbij al die van het andere soort zijn gegroepeerd. Het is alsof twee gewone polymeren aan de uiteinden met elkaar zijn verbonden. In deze verbindingen gedragen de twee monomeren zich op een manier die wetenschappers fasescheiding noemen.

Fasescheiding is hetzelfde als wanneer olie en water - twee onverenigbare stoffen - in een container worden gescheiden. De verbindingen in blokcopolymeren zijn echter atomair aan elkaar gebonden, dus in plaats van visueel te scheiden zoals olie en water, scheiden ze zich op microscopische schaal. Deze scheiding in de blokken vormt zeer kleine, maar zeer rigide structuren. Deze stoffen zijn sterk genoeg om sommige soorten blokcopolymeren te gebruiken in schoenzolen en autobanden. Het is ook interessant op te merken dat blokcopolymeren niet alleen uit twee monomeren kunnen bestaan, maar in sommige gevallen tot vijf of meer.

Een andere manier om copolymeren te categoriseren is door de vorm van de structuren gevormd door de polymeerketens. Lineaire copolymeren zijn slechts één enkele keten, terwijl vertakte copolymeren een hoofdketen hebben met andere ketens die zich met tussenpozen aftakken. Een gebruikelijk type vertakt copolymeer is het entcopolymeer, waarbij de hoofdketen alleen uit monomeer A bestaat en de vertakkingen alleen uit monomeer B bestaan.

In dit geval kunnen beide monomeren eigenschappen verlenen aan het gerede entcopolymeer. Een voorbeeld hiervan is slagvast polystyreen. Het heeft een polystyreen hoofdketting die het materiaal zijn sterkte geeft. Geënt op de polystyreen ruggengraat zijn ketens van de samengestelde polybutadieen, die het materiaal een veerkracht geeft die gewoon polystyreen mist.