WikiDer > Gradientencopolymer
EIN Gradientencopolymer ist ein Copolymer in dem die gegenseitige Beziehung der Monomereinheiten ändert sich allmählich entlang der Polymerkette. An einem Ende überwiegen die Monomereinheiten eines Monomers; am anderen Ende das des anderen Monomers und zwischen ihnen findet ein allmählicher, regelmäßiger Verlauf in ihrer gegenseitigen Beziehung statt. Hierin unterscheiden sich Gradientencopolymere deutlich von Blockcopolymere, deren Zusammensetzung sich schlagartig ändert (ein in Abb. 1) und von statistischen oder statistischen Copolymeren, deren Zusammensetzung sich unregelmäßig ändert (c in Abb. 1).
Die Zusammensetzung der Polymerketten eines (binären) Gradientencopolymers kann grafisch mit einem Graphen dargestellt werden, der die relative Konzentration eines der Monomere in Mol-% als Funktion der Position entlang der Kette darstellt. Bei einem Copolymer aus den Monomeren A und B beginnt eine Kette mit 100 % A (oder B) und endet mit 100 % B (oder A), mit einem allmählichen Übergang dazwischen. Es kann linear sein, wie in Abb. 2, aber das ist nicht nötig.
Synthese
Solche Copolymere können hergestellt werden über lebende Polymerisation. Sowohl ionische als auch radikalische (pseudolebende) Polymerisationen[1] sind dafür geeignet. Man geht von einer Mischung der beiden Comonomeren aus. Bei der lebenden Polymerisation wachsen die verschiedenen Polymerketten gleichzeitig und weisen daher während der Polymerisation zu jedem Zeitpunkt nahezu die gleiche Länge und Zusammensetzung auf. Die Verteilung der Monomere in den wachsenden Polymerketten ist eine Funktion der Konzentration der Monomere und der Differenz in Reaktivität.
Wenn die Polymerisation ohne Störung des Polymerisationsverfahrens durchgeführt wird, wird ein natürliches oder spontanes Gradientencopolymer erhalten. Es ist jedoch auch möglich, durch Veränderung der Konzentrationen der Comonomere im Reaktionsgemisch während des Polymerisationsprozesses einen Gradienten im Polymer zu erzwingen, was durch kontinuierliche Zugabe eines oder beider Monomere mit unterschiedlichen Flussraten während der Polymerisation möglich ist.
Um den gewünschten Gradienten zu erhalten, ist es erforderlich, die Zusammensetzung des Polymers während der Polymerisation überwachen zu können. Online-Analysetechniken wie Static Streulichtmessung (statische Lichtstreuung).[2]
Gradientencopolymere haben einen niedrigen Polydispersität, das für lebende Polymerisationen charakteristisch ist, und außerdem haben die verschiedenen Polymerketten auch fast die gleiche Zusammensetzung. Sie weisen daher homogene Eigenschaften auf, was bei "zufälligen" Copolymeren nicht der Fall ist, deren Polymerkettenlänge und Zusammensetzung stark variieren. Durch Variation der Konzentrationen der Monomere zu Beginn und gegebenenfalls auch während der Polymerisation lassen sich Gradientencopolymere mit stark unterschiedlichen Eigenschaften herstellen, obwohl sie aus den gleichen Monomeren aufgebaut sind.
Anwendungen
Gradientencopolymere haben eine Reihe von (potentiellen) Anwendungen, darunter:
- Als Zusatz für Schmieröle und Biokraftstoffe, zu Pourpoint (Pourpoint) zu senken[3]
- Im Kosmetik Zubereitungen anstelle der einzelnen Polymere, wenn diese nicht miteinander verträglich sind[4]
- Als Dispergiermittel zu Dispersion ermöglichen Pigmente oder andere Feststoffe. Eines der Monomere hat a hydrophil Charakter - zum Beispiel Polyethylenglykol - und das andere hydrophob - beispielsweise Styrol oder Vinylacetat. Mit dem Gradientencopolymer von beiden wird a zu Glasur auf die Feststoffpartikel aufgetragen[5]
Ringförmige Gradientencopolymere
Es wurde gefunden, dass es möglich ist, ringförmige Gradientencopolymere unter Verwendung einer ringöffnenden Copolymerisation von zwei . herzustellen zyklische Monomere, zum Beispiel zwei verschiedene Lactone.[6]