پلیمر لفظ غریبی نیست؛ چرا که ما هر روزه با انواع مختلفی از آن سر و کار داریم. اما کوپلیمر کمی غریب تر به نظر می رسد. در این مقاله به طور کامل درباره انواع مختلف این نوع مولکول ها صحبت می کنیم. ابتدا باید به این سوال برسیم که پلیمر چیست؟ سپس با توجه به تعریف دقیق و مشخص پلیمر درباره کوپلیمر صحبت می کنیم و بعد انواع مختلف آن و کاربرد هایش را بررسی می کنیم.
پلیمر چیست که کوپلیمر چه باشد؟
پلیمر از دو بخش پلی و مر تشکیل شده است. پلی یک پیشوند معروف است که برای بیان تعداد زیادی از یک چیز مشخص به کار می رود. به عنوان مثال، پلی تکنیک یعنی چندین تکنیک، پلی مورفیسم یعنی ماده ای که تعداد زیادی حفره داشته باشد و… . پسوند مر نیز از ریشه یونانی meros به معنی قسمت و یا همان بخش یا همان پاره گرفته شده است. اگر بخواهیم پلیمر را به صورت تحت اللفظی معنی کنیم؛ بهترین ترجمه “بسپار” است.
بسپار از دو بخش بس به معنی زیاد و پار از کلمه پاره (تکه) ساخته شده است. هر پلیمر در واقع از تکه تکه های بسیار زیاد شبیه به هم ساخته شده است. به عنوان مثال، پلی اتیلن از تعداد زیادی واحد اتیلن یا مثلا پلی وینیل الکل از تعداد زیادی واحد وینیل الکل ساخته شده است. اما کوپلیمر چطور؟
کوپلیمر چیست؟
به لحاظ معنایی، کوپلیمر از دو بخش کو و پلیمر ساخته شده است. بالاتر کلمه پلیمر را تشریح کردیم اما پیشوند کو به چه معنی است؟ در زبان انگلیسی، پیشوند co برای بیان مشارکت و همکاری استفاده می شود؛ مثل، coexist به معنی بودن دو چیز با هم یا کنار هم یا مثلا copilot به معنی کمک خلبان یا همراه خلبان و… . بنابراین copolymer به معنی وجود یا همراهی دو پلیمر با هم و یا در کنار هم خواهد بود.
به لحاظ علمی کوپلیمر از کنار هم قرار گرفتن دو یا چند پلیمر مختلف و اتصال آن ها به هم تشکیل می شود. به عنوان مثال، اگر در یک زنجیره پلیمری فقط پلی اتیلن وجود داشته باشد به آن مجموعه پلی اتیلن گفته می شود اما اگر در همین زنجیره پلی پروپیلن یا پلیمر های دیگری نیز متصل شده باشند؛ به طوری که همه آن ها با هم یک زنجیره را ساخته باشند به آن کوپلیمر گفته می شود.
انواع کوپلیمر چه شکلی اند؟
به طور کلی دو مدل اصلی کوپلیمر خطی و غیر خطی وجود دارد و بقیه دسته بندی ها از این دو گروه مشتق شده و در واقع عضوی یکی از این دو خانواده هستند. کوپلیمر های خطی از زنجیره های خطی تشکیل شده است. به طوری که اگر از یک مونومر شروع کنیم و در یک خط ادامه دهیم به مونومر انتهای زنجیره می رسیم. اما در کوپلیمر های غیر خطی، انواع شاخته ها به زنجیره اصلی متصل است و اگر از مونومر اول شروع کنیم و در امتداد زنجیره حرکت کنیم؛ به انشعابات متعدد برخورد می کنیم.
انواع کوپلیمر خطی
کوپلیمر بلوکی
در این مدل مولکول، واحد های پلیمری به صورت بلوک پس از بلوک قرار گرفته و ما شاهد زنجیره ای از انواع مختلف بلوک ها هستیم که پشت سر هم قرار گرفته اند. قرار گرفتن بلوک ها به نحوی است که چندین مونومر از یک نوع به هم وصل می شوند و سپس چندین مونومر از نوع دیگر و بعد این اولیگومر ها به هم متصل می شوند تا زنجیره بزرگی را تشکیل دهند.
اگر فرض کنیم که A و B دو نوع مونومر خاص و منحصر به فرد باشند؛ شکل زنجیره می تواند به صورت ~A-A-A-A-A-A-A-B-B-B-B-B-B-B-A-A-A-A-A~ باشد. واحد های بلوکی می تواند بسیار کوچک و یا بسیار بزرگ باشد؛ همچنین ممکن است توالی قرار گرفتن A و B شبه منظم یا کاملا نامنظم باشد. مثلا سه واحد A پس از آن 10 واحد B بعد 23 واحد A و… پشت سر هم قرار بگیرند.
کوپلیمر تناوبی
در این نوع مولکول، واحد های مونومری به صورت متناوب و بسار منظم در پشت یکدیگر می آیند و زنجیره را شکل می دهند. توالی مونومر ها در این نوع مولکول می تواند به صورت -A-B-A-B-A-B-A-B-A-B باشد. چنانکه مشخص است؛ در این نوع کوپلیمر، یک نظم و ترتیب بسیار مشخص در زنجیره دیده می شود.
کوپلیمر های دوره ای
در این نوع مولکول، یک واحد مشخص از ترکیب مونومر ها وجود دارد که مدام تکرار می ود. این واحد مشخص، منحصر به فرد بوده و شبیه هیچ یک از انواع قبل نیست. به طوری که واحد مورد نظر به آسانی قابل تشخیص است. شکل چنین زنجیری می تواند به صورت (A-B-A-B-B-A-A-A-A-B-B-B) این واحد می تواند به تعداد بسیاری زیادی پشت م قرار گرفته و زنجیره پلیمری را بسازد.
کوپلیمر آماری (تصادفی)
در این نوع مولکول، قرار گیری مونومر ها از قواعد آماری پیروی می کند. همچنین به این دسته، کوپلیمر های تصادفی هم گفته می شود. در این مولکول ها، قرار گیری واحد های مونومری کاملا تصاوفی بوده و هیچ قاعده و قانون خاصی ندارد. ممکن است چند واحد مونومری پشت هم تکرار شود یا ممکن است پس از این بخش تعداد زیادی مونومر به صورت منظمپشت هم قرار گیرند و تناوب مشخصی داشته باشند؛ بلافاصله پس از آن ها واحد های تکراری و شبیه به هم ظاهر شود و… .
کوپلیمر استرئو بلاک
این نوع مولکول بسیار به کوپلیمر بلوکی شباهت دارد. در این نوع کوپلیمر، واحد های مونومری به لحاظ استرئو شیمی با هم متفاوت اند. به این شکل که واحد های مونومری همانند حالت بلوکی قرار می گیرند اما جهت قرار گیری آن ها با هم متفاوت است. برای درک بهتر به تصویر زیر توجه کنید.
کوپلیمر های شاخه دار
در این نوع مولکول ها، اگر از یک سر زنجیره شروع کنیم و به مسیر ادامه دهیم؛ حتما به یک یا چند دوراهی برخورد می کنیم. به عبارت دیگر، در این نوع مولکول، یک زنجیره اصلی و یک یا چند زنجیره فرعی وجود دارد که به زنجیره اصلی متصل شده اند. انواع کوپلیمر های شاخه دار به صورت زیر است.
کوپلیمر پیوندی
در این نوع مولکول، زنجیره اصلی از یک نوع مونومر و زنجیره های فرعی از یک نوع مونومر دیگر ساخته شده اند. مثل این است که انگار یک زنجیره پلیمر معمولی ساخته شده و سپس زنجیره هایی از پلیمر های دیگر به آن متصل شده باشد. برای درک بهتر به تصویر زیر توجه کنید.
کوپلیمر ستاره ای
در این نوع مولکول، یک هسته مرکزی وجود دارد که تعدادی زنجیره همسان یا غیر همسان به صورت شعاعی به آن متصل شده اند. در این نوع مولکول، وقتی به ساختار کوپلیمر نگاه شود؛ چنین به نظر می رسد که زنجیره های پلیمری از یک مرکز به سمت بیرون آن قرار گرفته اند؛ انگار که هسته مثل خورشید و رشته های پلیمری شعاع های نورانی آن باشند.
