Mis on kopolümeer?

Keemias on polümeer molekulide ahel, mis saadakse paljude väikeste molekulide ühendamisel. Polümeere on erinevat tüüpi, üks neist on kopolümeer. Kopolümeer tekib siis, kui samasse polümeeriahelasse on ühendatud kaks erinevat tüüpi molekuli.
Mõlemat tüüpi molekule nimetatakse monomeeriks ja monomeeride paigutus viib kopolümeeride erinevatesse kategooriatesse ja alamkategooriatesse. Näiteks koosneb vahelduv kopolümeer korrapäraselt vahelduvatest monomeeridest A ja B, nii et kopolümeeri ahel on järgmine: ABABABAB. Juhuslik kopolümeer on A ja B juhuslike järjestustega kopolümeer, näiteks BAAABABAABB. Perioodilised kopolümeerid on veelgi keerulisemad, kuna need koosnevad A- ja B-monomeeridest, mis on paigutatud korduvasse järjestusse. Näiteks kui ülaltoodud teises näites kirjeldatud A ja B järjestus korduks muutumata, kuigi jada ise tundub juhuslik, oleks see perioodiline kopolümeer.

Plokk-kopolümeeridel on ehk kõige lihtsam struktuur, kuid samas ka kõige kummalisemad omadused. Need kopolümeerid koosnevad “plokkidest”, kus kõik ühte tüüpi monomeerid on rühmitatud ja kõik teist tüüpi monomeerid on rühmitatud. Tundub, nagu oleks kaks tavalist polümeeri otstest kokku ühendatud. Nendes ühendites käituvad kaks monomeeri viisil, mida teadlased nimetavad faaside eraldamiseks.

Faaside eraldamine on sama, mis juhtub siis, kui õli ja vesi – kaks kokkusobimatut ainet – eralduvad konteineris. Plokk-kopolümeerides olevad ühendid on aga omavahel aatomiliselt seotud, nii et selle asemel, et visuaalselt eraldada nagu õli ja vesi, eralduvad nad mikroskoopilisel skaalal. Selline eraldamine plokkides moodustab väga väikesed, kuid väga jäigad struktuurid. Need ained on piisavalt tugevad, et teatud tüüpi plokk-kopolümeere kasutatakse jalatsitaldades ja autorehvides. Samuti on huvitav märkida, et plokk-kopolümeerid võivad koosneda mitte ainult kahest, vaid mõnel juhul kuni viiest või enamast monomeerist.

Teine viis kopolümeeride kategoriseerimiseks on polümeeriahelate moodustatud struktuuride kuju. Lineaarsed kopolümeerid on vaid üks ahel, samas kui hargnenud kopolümeeridel on põhiahel, kus teised ahelad hargnevad teatud ajavahemike järel küljele. Levinud hargnenud kopolümeeride tüüp on pookkopolümeer, mille põhiahel koosneb ainult monomeerist A ja oksad ainult monomeerist B.

Sel juhul võivad mõlemad monomeerid anda valmis pookkopolümeerile omadusi. Üks näide oleks suure mõjuga polüstüreen. Sellel on polüstüreenist põhikett, mis annab materjalile tugevuse. Polüstüreeni karkassi külge on poogitud polübutadieeniühendist ahelad, mis annavad materjalile elastsuse, mis tavalisel polüstüreenil puudub.