Список тематических статей

СОПОЛИМЕРИЗАЦИЯ

Понятие и общие сведения

Сополимеризацией называется процесс получения полимеров, состоящих из двух или более мономерных звеньев, путем совместной полимеризации нескольких разных со составу мономеров. Сополимеризация является способом расширения номенклатуры полимерных материалов, расширения их полезных свойств. Ярким примером является открытый в 30-х годах 20 века процесс совместной полимеризации бутадиена и акрилонитрилом с получением бутадиеннитрильного каучука. Этот инновационный для своего времени материал обладает отличной устойчивостью к маслам и углеводородам. Таким образом, сополимеризация – относительно несложный и эффективный способ модификации полимерных материалов, в частности массового применения. Более всего в современной индустрии часто встречается наиболее простая и дешевая в применении двухкомпонентная сополимеризация, в которую вступают два мономера, называемая также сополимеризацией бинарного типа.

Рис.1. Типичный процесс получения каучука из сомономеров

При проведении процесса сополимеризации поведение мономерных звеньев может отличаться от их поведения при монополимеризации. При сополимеризации проявляет себя влияние разных мономеров друг на друга. Эти влияния приводит к зависимости реакционной способности одних звеньев от химического состава других. При этом сополимеризация протекает тем сложнее, чем большее количество разновидностей мономерных звеньев входит в конечный сополимер.

Основной особенностью сополимеризации является способность мономера придавать конечному сополимеру часть своих свойств. Однако, несмотря на влияние каждого из них, конечные характеристики полученного сополимера не будут состоять из наборов свойств всех гомополимеров, которые могли бы получиться из входящих в сополимер мономеров.  

Основные механизмы реакции сополимеризации

Процесс такой полимеризации может проходить по аналогии с «обычной» полимеризацией либо по радикальному, либо по ионному механизму. В случае реализации ионного механизма на процесс реакции существенное влияние оказывает состав используемых катализаторов и сольвентов. Это приводит к тому, что сополимеры, которые получаются из тех же самых мономеров и даже при том же самом соотношении мономеров, но при использовании различных катализаторов, обладают различным химическим составом. Например, акрилонитрил-стирольный сополимер, полученный при использовании перекисных катализаторов, включает около 58 процентов звеньев стирола. Для того же самого состава мономеров при проведении анионной сополимеризации и катализаторе состава C6H5MgBr количество таких звеньев равно примерно одному проценту. В случае катионной полимеризации при использовании тетрахлорида олова количество стирольных звеньев достигает 99 процентов.

Закономерности протекания сополимеризации существенно более сложные, в отличие от гомо-полимеризации. При течение последней существует единственный тип постоянно растущего радикала и также единственный мономер, вступающий в реакцию. При сополимеризации бинарного типа во взаимодействие вступают два мономера, то есть в ней взаимодействуют минимум четыре вида растущих радикалов. В действительности палитра реакций и частиц при такой полимеризации гораздо шире.

На практике представляют интерес блоксополимеры и привитые сополимеры. В молекулах таких полимеров присутствуют довольно длинные отрезки цепей, состоящих только из одного или другого мономера.

Блоксополимеры, в которые входят блоки одного и другого полимера, выпускают либо по механизму анионной полимеризации, либо по радикальному механизму. Во втором случае, при сильных механических сдвигах полимерных цепей возникает их деструкция с образованием макро-радикалов. Такие радикалы взаимодействуют друг с другом с образованием блоксополимеров. Кроме того, блоксополимеры возможно получать непосредственно из низкомолекулярных олигомеров при реакциях их концевых групп.

Привитые сополимеры получаются в основном путем взаимодействия мономера с уже полученным полимером, а в более редких случаях при реакциях двух полимеров. Также выпуск привитых и блоксополимеров часто сопровождает побочное образование гомополимеров находящихся в реакционной системе мономеров.