Lorsqu’un polymère est fabriqué en liant entre eux un seul type de petite molécule, ou monomère, il est appelé homopolymère. Lorsque deux types différents de monomères sont réunis dans la même chaîne polymère, le polymère est appelé copolymère. Imaginons maintenant deux monomères, que nous appellerons A et B. A et B peuvent être transformés en copolymère de nombreuses façons différentes.
Lorsque les deux monomères sont disposés de manière alternée, le polymère est appelé, bien sûr, un copolymère alterné (ci-dessous). Un fait intéressant concernant ce type est que le rapport des deux monomères est exactement de 1:1. Très peu de copolymérisations donnent ce type de structure, cependant.
Dans un copolymère aléatoire, les deux monomères peuvent se suivre dans n’importe quel ordre (figure ci-dessous). Le rapport des monomères incorporés dans le copolymère est le résultat d’une combinaison des propriétés des monomères, des conditions de polymérisation et de la conversion de la polymérisation, pour ne citer que quelques variables. Par exemple, à moins que les deux monomères n’aient exactement la même réactivité, tant avec l’autre comonomère qu’avec leurs propres monomères, le rapport dans le produit ne sera PAS exactement de 1 pour 1. En fait, dans la plupart des cas, il ne l’est pas, ce qui entraîne une modification de la composition du copolymère au fur et à mesure de la réaction. Au début, le monomère le plus réactif est incorporé plus que le moins réactif.
Mais les choses changent à mesure que les monomères sont utilisés et que la concentration du plus réactif diminue plus vite/plus que celle du moins réactif. Les choses s’équilibrent à un certain rapport de concentrations, donnant un polymère dont la composition est d’environ 1 pour 1. Mais maintenant, il y a moins de monomère le plus réactif et il est utilisé plus rapidement pendant que la réaction continue, ce qui fait que le rapport des concentrations change encore jusqu’à ce qu’il n’y ait plus que le monomère le moins réactif. Les copolymères fabriqués à ce stade contiendront davantage de monomère moins réactif. Bien que vous puissiez mesurer une composition « moyenne » des monomères dans le produit final (en utilisant la RMN, l’IRTF ou une autre méthode), la composition des chaînes individuelles peut (et va) être très différente de cette moyenne. Et voici l’essentiel : la combinaison totale de toutes ces chaînes de copolymères, dont la composition varie, détermine les propriétés finales du matériau fabriqué. Donc, comme on dit de nos jours : « C’est compliqué… »
Dans un copolymère à blocs, tous les monomères d’un type sont incorporés ensemble dans une partie de la chaîne, puis tous les autres sont mis en réaction d’une manière ou d’une autre. Un copolymère à blocs peut être considéré comme deux homopolymères réunis à l’une des extrémités (ci-dessous). Il n’est pas surprenant qu’il ne soit pas facile ou bon marché de fabriquer un tel copolymère, donc en fait, il n’y a pas beaucoup d’exemples commerciaux.
Un copolymère à blocs que vous connaissez très bien, c’est-à-dire si vous portez des chaussures, est le caoutchouc SBS. Il est utilisé pour les semelles des chaussures et pour les bandes de roulement des pneus, aussi. « Blocky » signifie qu’il a certaines des caractéristiques d’un vrai copolymère séquencé mais qu’il n’est pas aussi uniforme dans sa composition.
Lorsque des chaînes d’un polymère fait de monomère B sont greffées sur une chaîne de polymère de monomère A, nous avons un copolymère greffé (voir la figure). Il y a plusieurs façons de le faire : greffage à partir de ; greffage sur ; ou la façon la plus contrôlée d’utiliser un » macromonomère. » Vous avez dit quoi ? Oui, cela semble un peu étrange, mais nous parlons d’une longue chaîne de polymère avec un seul groupe fonctionnel à l’extrémité qui peut réagir avec les petites molécules de comonomère présentes pour donner la structure greffée.
Un type de copolymère greffé commercial est le polystyrène à haut impact, ou HIPS pour faire court. Il s’agit d’un squelette de polystyrène sur lequel sont greffées des chaînes de polybutadiène. Le polystyrène confère au matériau sa solidité, mais les chaînes caoutchouteuses de polybutadiène lui donnent de la résilience pour le rendre résistant et moins cassant.
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