Copolymer

Copolymere sind Polymere (chemische Stoffe aus Makromolekülen), die aus zwei oder mehr verschiedenartigen Monomereinheiten zusammengesetzt sind.[1] Damit unterscheiden sie sich von Homopolymeren. In der Herstellung lassen sich dadurch Produkteigenschaften gezielt steuern.[2]

Copolymere (schematische Darstellung)
Statistisches Copolymer
Statistisches Copolymer
Gradientcopolymer
Gradientcopolymer
Alternierendes Copolymer
Alternierendes Copolymer
Blockcopolymer
Blockcopolymer
Pfropfcopolymer
Pfropfcopolymer

Einteilung

Copolymere können in fünf Klassen unterteilt werden, wie anhand eines binären Copolymers, das aus zwei verschiedenen Comonomeren A und B aufgebaut ist, veranschaulicht werden kann:

  1. Statistische Copolymere, in denen die Verteilung der beiden Monomeren in der Kette einer statistischen Verteilung folgt. Entspricht das Verhältnis der Monomere in einem Abschnitt dem molaren Verhältnis, spricht man von einer zufälligen Verteilung (-AABABBBABAABBBABBABAB-).[3]
  2. Gradientcopolymere, die prinzipiell den statistischen Copolymeren ähnlich sind, in denen jedoch der Anteil des einen Monomers im Verlauf der Kette zu- und des anderen abnimmt (-AAAAAABAABBAABABBBAABBBBBB-).[4]
  3. Alternierende Copolymere, in denen sich die beiden Monomere abwechseln (-ABABABABABABABABABAB-).[3]
  4. Blockcopolymere und Segmentcopolymere, die aus längeren Sequenzen oder Blöcken jedes Monomers besteht (-AAAAAAAAABBBBBBBBBBBB-).[3] Je nach Anzahl der Blöcke spricht man auch von Diblockcopolymer, Triblockcopolymer usw. Die Zahl der Monomere je Block liegt in der Regel bei maximal zehn Einheiten.[5]
  5. Pfropfcopolymere, bei denen Blöcke eines Monomers auf das Gerüst (Rückgrat) eines anderen Monomers aufgepfropft sind.[5][3]

Copolymere, die aus drei verschiedenen Monomeren bestehen, nennt man Terpolymere (-ABCABCABCABCABCABC-). Auch diese Gruppe der Copolymere lässt sich in die oben aufgeführten Klassen unterteilen.

Wechselwirkungsparameter in Copolymermischungen werden mit dem Schubert-Plot dargestellt.

Beispiele

Biopolymere

Neben den Copolymeren (dieser Begriff weist auf die Syntheseart und -weise hin), die verfahrenstechnisch für beabsichtigten Anwendungen entworfen und synthetisiert werden, gibt es eine Vielzahl von natürlich selektionierten Biopolymeren, die man prinzipiell als Copolymere bezeichnen kann, die aber üblicherweise mit dem Begriff Heteropolymere (weist auf die Zusammensetzung hin) charakterisiert werden. Biologische Synthesemechanismen für Polymere folgen anderen Katalyseprinzipien als die der chemisch-synthetischen Polymerchemie. Beispiele sind Proteine, Desoxyribonukleinsäure (DNA) und Cellulose; Übersicht.

Literatur
  • J. M. G. Cowie: Chemie und Physik der synthetischen Polymeren. 2. Auflage. Vieweg, 1991, S. 4 f.
Commons: Copolymere – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise
  1. Eintrag zu copolymer. In: IUPAC (Hrsg.): Compendium of Chemical Terminology. The “Gold Book”. doi:10.1351/goldbook.C01335 – Version: 2.3.3..
  2. Wolfgang Asselborn, Manfred Jäckel, Karl T. Risch: Chemie heute S II Gesamtband. Hrsg.: Schroedel westermann. 2019. Auflage. A. Braunschweig 2019, ISBN 978-3-507-10652-9, S. 368 ff.
  3. Joachim Buddrus: Grundlagen der Organischen Chemie, Walter de Gruyter Verlag, Berlin, 4. Auflage, 2011, S. 899, ISBN 978-3-11-024894-4.
  4. J. M. G. Cowie, Valeria Arrigh, Polymers: Chemistry and Physics of Modern Materials, CRC Press, Boca Raton, 2007, S. 148. Google Books
  5. M. D. Lechner, K. Gehrke und E. H. Nordmeier: Makromolekulare Chemie, 5. Auflage, Springer-Verlag, 2014, S. 133, ISBN 978-3-6424-1769-6.
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