Quando um polímero é feito ligando apenas um tipo de pequena molécula, ou monômero, junto, ele é chamado de homopolímero. Quando dois tipos diferentes de monômeros são unidos na mesma cadeia de polímeros, o polímero é chamado de copolímero. Vamos imaginar agora dois monômeros, que chamaremos A e B. A e B podem ser transformados em copolímero de muitas maneiras diferentes.
Quando os dois monômeros são dispostos de forma alternada, o polímero é chamado, naturalmente, de copolímero alternado (abaixo). Um fato interessante sobre este tipo é que a proporção dos dois monômeros é exatamente 1:1. Muito poucas copolimerizações dão este tipo de estrutura, contudo.
Num copolímero aleatório, os dois monómeros podem seguir qualquer ordem (figura abaixo). A proporção dos monômeros incorporados ao copolímero é o resultado de uma combinação das propriedades dos monômeros, das condições de polimerização e da conversão da polimerização, para citar algumas variáveis. Por exemplo, a menos que os dois monômeros tenham exatamente a mesma reatividade, tanto com o outro comonômero como com seus próprios monômeros, a proporção no produto NÃO será exatamente de 1 para 1. Na verdade, na maioria dos casos não é, e isto resulta numa mudança na composição do copolímero à medida que a reacção prossegue. No início, o monômero mais reativo é incorporado mais do que o menos reativo.
Mas as coisas mudam à medida que os monômeros são consumidos e a concentração do mais reativo diminui mais rápido/muito do que a do menos reativo. As coisas se equilibram em algumas concentrações, dando um polímero que é cerca de 1 para 1 em composição. Mas agora há menos do polímero mais reativo, então ele é consumido mais rapidamente à medida que a reação continua, fazendo com que a proporção de concentrações mude ainda mais até que haja principalmente apenas o monômero menos reativo presente. Copolímeros feitos neste ponto terão mais do monômero menos reativo. Embora você possa medir uma composição “média” de monômeros no produto final (usando NMR ou FTIR ou algum outro método), a composição de cadeias individuais pode (será) muito diferente dessa média. E aqui está o kicker: a combinação total de todas essas cadeias de copolímeros, variando em composição como elas são, determina as propriedades finais do material feito. Assim como se costuma dizer hoje em dia: “É complicado…”
Num copolímero em bloco, todo um tipo de monómero é incorporado numa parte da cadeia, e depois todo o outro é reagido de alguma forma. Um copolímero em bloco pode ser pensado como dois homopolímeros unidos em uma das extremidades (abaixo). Não é surpreendente, não é fácil ou barato fazer um copolímero assim, de fato, não há muitos exemplos comerciais.
Um copolímero em bloco que você conhece muito bem, ou seja, se você usa sapatos, é borracha SBS. É usada para as solas dos sapatos e também para as marcas dos pneus. “Blocky” significa que tem algumas das características de um verdadeiro copolímero em bloco mas não é tão uniforme na composição.
Quando cadeias de um polímero feito de monómero B são enxertadas numa cadeia de polímero de monómero A temos um copolímero de enxerto (veja a figura). Existem várias maneiras de fazer isso: enxertando de; enxertando para; ou a maneira mais controlada de usar um “macromonômero”. Dizer o quê? Sim, parece um pouco estranho, mas estamos falando de uma longa cadeia de polímeros com um único grupo funcional no final que pode reagir com as pequenas moléculas do comonômero presentes para dar a estrutura enxertada.
Um tipo de copolímero de enxerto comercial é o poliestireno de alto impacto, ou HIPS para abreviar. É uma espinha dorsal de poliestireno com cadeias de polibutadieno enxertadas na espinha dorsal. O poliestireno dá resistência ao material, mas as cadeias de polibutadieno emborrachado dão-lhe resistência para o tornar resistente e menos quebradiço.
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