کوپلیمریزاسیون فرایند پلیمره شدن بیش از یک نوع مونومر به‌طور هم‌زمان است. این روش پلیمریزاسیون انعطاف‌پذیری زنجیره‌های پلیمری و نیز تنوع محصولات پلیمری را افزایش می‌دهد. آیا می‌دانید فرایند کوپلیمریزاسیون چگونه انجام می‌گیرد؟ انواع روش‌های کوپلیمریزاسیون چیست؟ کوپلیمر چیست؟ ویژگی کوپلیمرها چیست؟ علاقمندان این حوزه برای دانستن پاسخ این سوالات ما را همراهی کنند.
در مقاله ده کاربرد اساسی پلیمرها در صنعت، به تقسیم‌بندی پلیمرها بر اساس نوع مونومر شرکت‌کننده اشاره کردیم: پلیمرها با توجه به مونومر موجود در واکنش به دودسته هموپلیمر و کوپلیمر تقسیم می‌شوند. هموپلیمر به دسته‌ای از پلیمرها گفته می‌شود که از یک نوع واحد مونومر تشکیل‌شده باشند و کوپلیمرها، پلیمرهایی با بیش از یک نوع واحد تکرارشونده در ساختارشان هستند.
کوپلیمر استایرن بوتادین
کوپلیمر و کوپلیمریزاسیون:
کوپلیمریزاسیون شامل پلیمره شدن دو مونومر مختلف به‌طور هم‌زمان باهدف ترکیب هر دو ساختار در زنجیره پلیمری است. این امر به‌طور قابل ملاحظه‌ای گستره و تنوع ویژگی‌های مولکول‌های کوپلیمر را افزایش می‌دهد. همچنین از طرفی باعث ادغام خصوصیات مطلوب مونومرهای شرکت‌کننده در واحد پلیمری می‌شود. لازم به ذکر است مونومرهایی که قادر به هموپلیمریزاسیون نیستند با یک کومونومر سازگار تشکیل کوپلیمر می‌دهند. یک تفاوت اساسی بین کوپلیمر واقعی و پلیمرهای ترکیبی وجود دارد. کوپلیمرهای سنتزی شامل کلیه واحدهای تکرارشونده در زنجیره پلیمری هستند که این امر در طول سنتز پلیمر اتفاق می‌افتد. درحالی‌که پلیمرهای ترکیبی از طریق ترکیب روش‌های سنتز پلیمر حاصل می‌شوند. به عبارتی ترکیب هموپلیمرهای چندگانه پس از سنتز باعث به وجود آمدن پلیمرهای ترکیبی شده که اصطلاحاً آمیزه کاری در صنعت پلیمر نیز نامیده می‌شود. یکی از روش‌های سنتز کوپلیمرها از طریق واکنش پلیمریزاسیون افزایشی (رشد- زنجیری) است. برای سنتز کوپلیمر مونومرهای مختلف باید به‌صورت هم‌زمان پلیمریزه شوند. ترکیب کوپلیمرهای رشد زنجیری به غلظت و واکنش‌پذیری مونومرهای ترکیب وابسته است. کوپلیمرهای استایرن آکریلیک، وینیل آکریلیک، آکریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS)، استایرن-بوتادین (SBR)، لاستیک نیتریل، استایرن ایزوپرن استایرن (SIS)، اتیلن وینیل استات و غیره همگی با روش پلیمریزاسیون رشد زنجیری سنتز شده‌اند.
انواع کوپلیمرها:
توالی کوپلیمرها می‌تواند روی رفتار ماکروسکوپی پلیمرهای سنتز شده بیشتر از یک نوع مونومر تأثیر مهمی بگذارد. کوپلیمرها با توجه به نحوه چیدمان مونومرها شامل انواع مختلفی از قبیل کوپلیمرهای دسته‌ای، متناوب، تصادفی و پیوندی هستند که در زیر اشاره کوتاهی به هر یک از آن‌ها شده است:
کوپلیمر پیوندی
- کوپلیمر دسته‌ای (Block copolymer): در ساختار این دسته از کوپلیمرها بیش از یک نوع هموپلیمر وجود دارد که به‌واسطه پیوند کووالانسی به‌صورت دسته‌ای به یکدیگر متصل شده‌اند. آرایش یک کوپلیمر دسته‌ای که حاوی مونومرهای A و B است، به‌صورت AAAA-BBB-AAAA… خود را نشان می‌دهند. این دسته از کوپلیمرها به روش‌های مختلفی تهیه می‌شوند. در ابتدا با استفاده از تکنیک پلیمریزاسیون آنیونی زنده سنتز شدند. درواقع اگر زنجیره بلند از یک مونومر به دنبال زنجیره بلند از مونومر دیگر قرار گیرد کوپلیمر دسته‌ای حاصل می‌شود. اخیراً استفاده از روش‌های پلیمریزاسیون کاتیونی زنده و پلیمریزاسیون رادیکالی زنده برای تهیه کوپلیمرهای دسته‌ای توسعه یافته است. کوپلیمرهای دسته‌ای ازنظر تجاری بسیار حائز اهمیت هستند. این دسته از پلیمرها در سیستم‌های دارورسانی، الاستومرهای ترموپلاستیک، چسب‌های هات ملت حساس به فشار، و اخیراً درزمینهٔ نانو کاربرد دارند. کوپلیمر پلی استایرن-پلی متیل متاکریلات مثالی از کوپلیمرهای دسته‌ای است. بدین ترتیب که ابتدا استایرن پلیمریزه می‌شود سپس پلی متیل متاکریلات از انتهای زنجیر پلی استایرن به آن متصل می‌گردد تا یک کوپلیمر دسته‌ای حاصل شود.
- کوپلیمر متناوب (Alternating copolymer): در این دسته از کوپلیمرها واحدهای مونومری تکرارشونده به‌صورت یک‌درمیان درون زنجیره پلیمری قرار گرفته‌اند. آرایش یک کوپلیمر متناوب متشکل از مونومرهای A و B به‌صورت ABABABAB… است. کوپلیمر استایرن مالئیک انیدرید مثالی از این دسته به شمار می‌آید.
- کوپلیمر تصادفی یا بی‌نظم (Random copolymer): کوپلیمرهای تصادفی مخلوطی از واحدهای مونومری تکرارشونده هستند که به‌صورت تصادفی در زنجیره پلیمری توزیع شده‌اند. آرایش این دسته از کوپلیمرها به‌صورت ABBABABAA… است. کوپلیمرهای وینیل کلرید-وینیل استات از دسته کوپلیمرهای بی‌نظم هستند.
- کوپلیمرهای پیوندی (Graft copolymer): در این دسته از کوپلیمرها شاخه‌های جانبی روی زنجیره اصلی هموپلیمری قرار می‌گیرند و این شاخه‌ها باعث افزایش انعطاف‌پذیری زنجیره پلیمری می‌شوند. نمونه‌هایی از یک کوپلیمر پیوندی، کوپلیمر پلی کلروپرن- متیل متاکریلات و کوپلیمر آکریلونیتریل-کلرومتیل استایرن است.
خصوصیات کوپلیمرها:
خصوصیات کوپلیمرها به ماهیت مونومرها و نحوه توزیع آن‌ها در زنجیره پلیمری وابسته است. کوپلیمرها می‌توانند با استفاده از پلیمریزاسیون مونومرهای وینیلی، پلیمریزاسیون حلقه‌گشایی یا با استفاده از فرایند پلیمریزاسیون تراکمی سنتز شوند. این دسته از پلیمرها همچنین می‌توانند از طریق واکنش شیمیایی گروه‌های عاملی روی واحد مونومری در زنجیره پلیمر تشکیل شوند. کوپلیمر تشکیل‌شده از مونومرهای مختلف ویژگی‌های کاملاً متفاوتی نسبت به مخلوط فیزیکی دو هموپلیمر جداگانه دارد. درواقع امتیاز و برتری کوپلیمر نسبت به هموپلیمر این است که می‌توان مونومرهایی با ویژگی‌های مطلوب را در واکنش کوپلیمریزاسیون شرکت داد. کوپلیمریزاسیون به‌منظور رسیدن به ویژگی‌های مطلوب و نیز اصلاح خواص مکانیکی پلیمرها بکار می‌رود. این نوع فرایند پلیمریزاسیون جهت کاهش بلورینگی، اصلاح دمای انتقال شیشه‌ای، بهبود حلالیت و غیره استفاده می‌شود. با توجه به اینکه واحدهای تکراری در زنجیره هموپلیمر از طریق پیوند کووالانسی با ساختار کوپل می‌شوند بنابراین ترکیب حاصل‌شده از این مونومرها بی‌نهایت متغیر است. از طرفی تغییرات بسیار اندکی در نحوه توزیع مونومرها می‌تواند سبب تغییرات چشمگیر در خواص نهایی کوپلیمر شود.
مقایسه هموپلیمر و کوپلیمر:
تاکنون بحث پلیمرها با یک نوع واحد تکرارشونده که همان هموپلیمر را به وجود می‌آورد محدود شده است. امروزه اغلب پلیمرهای تجاری مهمی که در حال رشد هستند عمدتاً از واحدهای مونومری مجزا تشکیل شده‌اند و کوپلیمر را به وجود می‌آورند. واحدهای تکرارشونده در این پلیمرها از طریق پیوندهای شیمیایی کووالانسی به یکدیگر متصل می‌شوند. این کوپلیمرها می‌توانند از دو واحد تکرارشونده مجزا (کوپلیمرهای دوتایی) و یا سه واحد تکرارشونده (کوپلیمرهای سه‌تایی) و یا بیشتر تشکیل‌شده باشند.
یکی از بهترین نمونه‌های شناخته‌شده کوپلیمر، پلی استایرن است. پلی استایرن در فرم هموپلیمری ترموپلاستیک سخت، شفاف و بسیار شکننده است. بنابراین کاربردهای کمی در صنعت دارد. همچنین این نوع پلی استایرن دمای انتقال شیشه‌ای حدود 97 درجه سانتی گراد دارد (دمای انتقال شیشه‌ای Tg دمایی است که در آن دما یک ترموپلاستیک آمورف، انعطاف‌پذیر و لاستیکی می‌شود). بنابراین به‌منظور فائق آمدن بر این مشکلات و نیز افزایش کارایی پلی استایرن در صنعت کوپلیمریزه کردن آن با آکریلونیتریل برای تولید پلیمر SAN انجام گرفت. دمای انتقال شیشه‌ای این پلی استایرن سنتز شده به دلیل حضور آکریلونیتریل تا 107 درجه سانتی گراد افزایش می‌یابد. پلی استایرن سنتز شده بدین طریق کاربردهای عمده‌ای در صنعت دارد.
کوپلیمرها انواع مختلفی دارند که می‌توان به کوپلیمرهای استایرن آکریلیک، آکریلیک خالص، وینیل آکریلیک و غیره اشاره کرد. در مقالات بعدی هر یک از این کوپلیمرها به‌تفصیل شرح داده می‌شوند.
مقایسه هموپلیمر و کوپلیمر
نتیجه‌گیری:
فرایند کوپلیمریزاسیون اجازه سنتز طیف وسیعی از پلیمرها با کاربردهای متنوع را می‌دهد. سنتز کوپلیمرها با استفاده از فرایندهای پلیمریزاسیون رشد زنجیری و تراکمی انجام می‌گیرد. در روش کوپلیمریزاسیون جهت رسیدن به ویژگی‌های مطلوب از یک پلیمر استفاده می‌شود. کوپلیمرهای استایرن آکریلیک، آکریلیک خالص، وینیل آکریلیک و غیره ازجمله کوپلیمرهای کاربردی در صنعت هستند. برای آشنایی بیشتر با خواص و کاربرد این دسته از کوپلیمرها در مقالات بعدی ما را همراهی کنید.
درباره نویسنده 
