Copolymer ConceptsMixing Things Up

1種類の低分子(モノマー)のみを結合して作られたポリマーをホモポリマーと呼び、このホモポリマーを使用することで、高分子化合物(ポリマー)の合成が可能になります。 2種類のモノマーが同じポリマー鎖の中で結合している場合、そのポリマーはコポリマーと呼ばれます。 AとBはいろいろな方法でコポリマーにすることができます。

2つのモノマーが交互に並んでいる場合、ポリマーはもちろん交互コポリマーと呼ばれます(下図)。 このタイプについての興味深い事実は、2つのモノマーの比率が正確に1:1であることです。

ランダムコポリマーでは、2つのモノマーはどのような順序でも構いません(下図)。 コポリマーに組み込まれるモノマーの比率は、いくつかの変数を挙げると、モノマーの特性、重合条件、および重合の転換の組み合わせの結果である。 例えば、2つのモノマーが他のコモノマーとの反応性と自身のモノマーとの反応性が全く同じでなければ、生成物の比率は正確に1対1にはならない。 実際、ほとんどの場合そうではなく、その結果、反応の進行に伴ってコポリマーの組成が変化する。 最初のうちは、反応性の高いモノマーが反応性の低いモノマーよりも多く組み込まれます。

しかし、モノマーが使い切られ、反応性の高いものの濃度が反応性の低いものよりも早く/多く減少すると、状況は変化する。 ある濃度の比率で物事が均等になり、組成がほぼ1対1のポリマーができる。 しかし、反応性の高い方のモノマーが少なくなっているので、反応を続けるうちに早く使い果たし、濃度の比率はさらに変化して、ほとんど反応性の低い方のモノマーしか存在しなくなる。 この時点で作られたコポリマーは、反応性の低い方のモノマーが多くなる。 NMRやFTIRなどを使って最終製品中のモノマーの「平均」組成を測定しても、個々の鎖の組成はその平均とは大きく異なる可能性がある(だろう)。 そして、ここからが重要なのだが、組成の異なるすべての共重合体鎖の組み合わせが、最終的な材料の特性を決定するのである。 だから、最近よく言われるように 「

ブロックコポリマーでは、1種類のモノマーがすべて鎖の一部分に一緒に組み込まれ、次に他のすべてが何らかの方法で反応させられます。 ブロックコポリマーは、2 つのホモポリマーが末端の 1 つで結合したものと考えることができます (下図参照)。

ブロック状の共重合体は、靴を履いている人ならよくご存知の SBS ゴムです。 靴の底や、タイヤのトレッドにも使われています。 「

モノマーBからなるポリマー鎖をモノマーAのポリマー鎖にグラフトすると、グラフトコポリマーになります(図参照)。 この方法にはいくつかあり、グラフト重合から、グラフト重合へ、あるいは「マクロモノマー」を使って最も制御された方法で行うことができます。 なんですって? 少し奇妙に聞こえますが、末端に 1 つの官能基を持つ長いポリマー鎖のことで、これが存在する小さなコモノマー分子と反応してグラフト構造を作ることができます。 これは、ポリスチレン骨格にポリブタジエンの鎖をグラフト重合したものです。 ポリスチレンは材料に強度を与えますが、ゴム状のポリブタジエン鎖が弾力性を与え、丈夫でもろくならないようにしています。

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