21.2: Eigenschaften und Nomenklatur von Copolymeren

Copolymere sind Produkte, die durch die Polymerisation mehrerer Monomerspezies entstehen. In einer Polymerkette selbst kann es also mehrere Wiederholungseinheiten geben, die aus verschiedenen Monomeren stammen. Der Prozess der Synthese eines Polymers aus verschiedenen Monomerspezies wird als Copolymerisation bezeichnet. Wenn zwei Monomere beteiligt sind, spricht man von einem Bipolymer. Polymere mit drei bzw. vier Monomeren werden als Terpolymere bzw. Quaterpolymere bezeichnet. Abbildung 1 zeigt die Copolymerisation von Styrol und Acrylnitril zum Bipolymer Poly(styrol-co-acrylnitril) (Styrol-Acrylnitril-Harz oder SAN). Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) ist ein beliebtes Beispiel für das Terpolymer, das häufig für den 3D-Druck verwendet wird.

Abbildung 1: Copolymerisation von Styrol und Acrylnitril

Da in Copolymeren mehr als eine Art von Wiederholungseinheiten vorhanden sind, wird die chemische Formel eines Copolymers durch separate Klammern und den entsprechenden Polymerisationsgrad für jede einzelne Wiederholungseinheit dargestellt.

Abhängig von der Verteilung jedes Comonomers in der Polymerkette kann das Copolymer als alternierendes, statistisches, Block- oder Pfropfcopolymer klassifiziert werden.

Wenn das Monomer am Ende der wachsenden Polymerkette bevorzugt mit dem alternativen Monomer in der Mischung reagiert und umgekehrt, führt der systematische Einbau verschiedener Monomere zu alternierenden Copolymeren.

Abbildung 2: Alternierendes Copolymer aus der Polymerisation zweier Monomere

Wenn eines dieser Monomere am Ende der wachsenden Polymerkette kein Comonomer bevorzugt, kommt es zu einem zufälligen Einbau des Monomers.

Abbildung 3: Zufälliges Copolymer aus der Polymerisation zweier Monomere

Homopolymerblöcke können aus einer Mischung von Monomeren mit geeigneten Reaktionsbedingungen für die Homopolymerisation jedes Monomers hergestellt werden. Diese Homopolymerblöcke können sich an verschiedenen Stellen verbinden. Wenn sich die Homopolymere an den Rändern verbinden, wechseln sich Blöcke verschiedener Homopolymere in der Polymerkette ab.

Abbildung 4: Blockcopolymer aus der Polymerisation zweier Monomere

Eine andere Möglichkeit ist das Aufpfropfen von Homopolymerketten von einem Monomer auf die inneren Atome in einer Homopolymerkette des anderen Monomers.

Abbildung 5: Pfropfcopolymer aus der Polymerisation zweier Monomere

Copolymere werden durch die Polymerisation von zwei oder mehr verschiedenen Monomeren miteinander erhalten.

Betrachten Sie die Copolymerisation von Styrol- und Acrylnitrilmonomeren zur Herstellung von Polystyrol-Co-Acrylnitril. Hier enthält der Polymername beide Monomereinheiten, das Infix "co" und das Präfix "poly".

Copolymere werden in der Regel dargestellt, indem separate Klammern oder Klammern und Polymerisationsgrade um jede Art von sich wiederholender Einheit gesetzt werden.*

Alternativ platziert ein vereinfachter Ausdruck die Klammern um die gebundenen Comonomere mit einem gemeinsamen Polymerisationsgrad.

Wenn jedes Monomer bevorzugt an das Comonomer bindet und nicht an denselben Typ, führt die Polymerisation zu einem alternierenden Copolymer. Auf der anderen Seite führt das Fehlen einer Präferenz zwischen Homo- und Copolymerisation zu einem zufälligen Copolymer.

Blöcke von Homopolymeren aus einem einzigartigen Monomer können synthetisiert werden, indem zwischen Polymerisationsbedingungen gewechselt wird, die für jedes Monomer günstig sind.

Wenn sich die Homopolymerblöcke abwechseln, handelt es sich um ein Blockcopolymer.

Wenn ein Homopolymer auf die andere Art von Homopolymerkette aufgepfropft wird, handelt es sich um ein Pfropfcopolymer.