共きょう聚物

ABS树脂制せい成なり的てき乐高玩具おもちゃ

共きょう聚物（英語えいご：copolymer）又また称しょう 杂聚物ぶつ（heteropolymer）、异聚物ぶつ，是ぜ由よし两种或ある更さら多おお单体聚合所しょ形成けいせい的てき聚合物ぶつ，与あずか之これ对应的てき是ぜ只ただ有ゆう一种单体聚合而成的均ひとし聚物。共きょう聚物的てき结构中ちゅう具有ぐゆう至いたり少しょう两种结构单元，结构单元之の间以化学かがく键连接せっ，这和两种聚合物ぶつ用よう机つくえ械或物理ぶつり混合こんごう形成けいせい的てき共きょう混こん物ぶつ不同ふどう。

相あい对于只ただ有ゆう一种结构单元，性能せいのう较为单一的てき均ひとし聚物，共きょう聚物中ちゅう结构单元的てき种类和わ含量可か以有较灵活かつ的てき选择，从而实现了りょう性能せいのう上じょう的てき拓つぶせ展てん和わ改あらため进。对于有ゆう些自身じしん难以发生均ひとし聚的单体如马来酸さん酐，也可以通过和其他单体形成けいせい共ども聚物来らい扩大其使用しよう范围。常つね见的共ども聚物有ゆう丙へい烯腈-苯乙烯-丁ひのと二に烯共聚的ABS树脂、乙おつ丙へい橡とち胶、丁ちょう苯橡胶、丁ちょう腈橡胶、苯乙烯-异戊二に烯-苯乙烯共聚物（SIS树脂）、乙おつ烯/醋酸さくさん乙おつ烯酯共ども聚物等ひとし。

共きょう聚物类型

聚合物ぶつ的まと分ぶん类，从上而下分ぶん别是均ひとし聚物，交替こうたい共ども聚物，无规共ども聚物，嵌はま段だん共ども聚物和わ接せっ枝えだ共ども聚物

由よし于共聚物包含ほうがん至いたり少しょう两种结构单元，它可以根据すえ其结构单元もと的てき排列はいれつ顺序分ぶん成なり四よん种共聚物，右上みぎうえ图给出で了りょう当とう结构单元为A和わB时的情じょう况 共きょう聚物的てき命名めいめい是ぜ将はた两单体たい之の间加连接号ごう，然しか后きさき用よう括くく号ごう括くく起おこり，前面ぜんめん加か上じょう聚字，比ひ如聚（丁ひのと二に烯-苯乙烯）。国くに际命名めいめい中ちゅう常つね在ざい两单体からだ名めい间加入かにゅうalt、ran、b、g和わ分ぶん别代表だいひょう交替こうたい、无规、嵌はま段だん和わ接せっ枝えだ共ども聚物，比ひ如Poly(Styrene-alt-Maleic Anhydride)即そく苯乙烯-马来酸さん酐的交替こうたい共ども聚物。

• 交替こうたい共ども聚物（Alternating copolymers）：共きょう聚物中ちゅう两结构单元もとA和わB严格交替こうたい相しょう间，两者在ざい共きょう聚物中ちゅう的てき摩ま尔分数すう均ひとし约为50%。
• 无规共ども聚物（Random copolymers） ：共きょう聚物中ちゅう两结构单元もとA和わB随ずい机つくえ出で现，其中A和わB自身じしん连续的てき单元数すう不ふ多た，一般在几个到十几个。从统计上看み，无规聚合物的ぶってき某ぼう结构单元在ざい聚合物ぶつ链上一段的含量等于其在整个聚合物中的含量。
• 嵌はま段だん共ども聚物（Block copolymers），由ゆかり较长的てき只ただ有ゆう结构单元A的てき链段和わ较长的てき只ただ有ゆう结构单元B的てき链段构成，其中每ごと一链段可达到几百到几千结构单元。近来きんらい随ずい着ぎ可か控ひかえ自由じゆう基もと聚合反はん应的发展，出で现了如右图所示しめせ的てき梯はしご度ど聚合物ぶつ。其A和わB的てき结构单元的てき组成随ずい主ぬし链的延伸えんしん而渐变，不ふ像ぞう无规和わ交替こうたい共ども聚物那な样基本きほん不ふ变，也不像ぞう接せっ枝えだ共ども聚物那な样呈现突变关系けい。
• 接せっ枝えだ共ども聚物（Graft copolymers），接せっ枝えだ共ども聚物在ざい结构上じょう属ぞく于支ささえ化か聚合物ぶつ，其不仅有主ぬし链，还有较长的てき支ささえ链，且主链和支ささえ链是由よし不同ふどう的てき种结构单元もと组成，如右上じょう图中（5）所しょ示しめせ，主しゅ链全部ぶ是ぜ结构单元A，而支链全部ぶ是ぜ结构单元B。有ゆう时候，接せっ枝えだ聚合物的ぶってき主ぬし链和支ささえ链可能都のと是ただし共きょう聚物，比ひ如主链是A和わB的てき无规共ども聚物，支ささえ链是A和わB的てき交替こうたい共ども聚物，整体せいたい仍然是ぜ接せっ枝えだ共ども聚物。

例れい如

PP均ひとし聚料是ぜ以丙烯为单体聚合而成的てき高分子こうぶんし材料ざいりょう，PP材料ざいりょう结晶性せい高だか，刚性大だい，但ただし抗こう冲击性せい差さ，耐たい低温ていおん性せい较差;

PP共きょう聚料系けい丙へい烯单体たい添加てんか少量しょうりょう乙おつ烯单体たい共同きょうどう聚合得え到いた的てき高分子こうぶんし聚合物ぶつ，添加てんか少量しょうりょう乙おつ烯单体からだ作さく为聚合ごう物ぶつ单元，由ゆかり于乙烯分子こ柔やわ顺性较好，且乙烯单体たい的てき引入，降くだ低てい了りょうPP的てき结晶取と向こう，从而改善かいぜん了りょう聚合物的ぶってき抗こう冲击性能せいのう（尤ゆう其是低温ていおん下か）;

PP均ひとし聚料主要しゅよう应用于日用よう制せい品ひん餐具，文具ぶんぐ，玩具おもちゃ等とう，可か注ちゅう塑，也可吹塑；

PP共きょう聚料由よし于强度きょうど较好，可か应用于各种家用よう电器（如冰箱ばこ，空そら调，洗あらい衣ころも机つくえ，卫浴洁具）配はい件けん，容器ようき制せい品等ひんとう等とう。

共きょう聚物的てき合成ごうせい和わ结构

接せっ枝えだ共ども聚

接せっ枝えだ共ども聚最常用じょうよう的てき方法ほうほう是ぜ通どおり过链转移うつり反はん应使つかい聚合物的ぶってき主ぬし链上产生自由じゆう基もと，然しか后きさき引发另一单体的聚合反应，产生另一单体构成的支链。对于二烯烃类聚合物，比ひ如聚丁ひのと二に烯、丁ちょう苯橡胶、天然てんねん橡とち胶等，主しゅ链上有ゆう双そう键，可か以通过在双そう键处或ある烯丙基もと处产生せい自由じゆう基もと，进而产生支ささえ链。比ひ如高こう抗こう冲聚苯乙烯（HIPS）就是就是靠もたれ引发剂在聚丁二烯的双键处产生自由基所制备的。

此外，预先合成ごうせい主ぬし链和支ささえ链，然しか后きさき通どおり过两者しゃ之の间的化学かがく反はん应将支ささえ链接到いた主しゅ链上也是常用じょうよう的てき合成ごうせい手段しゅだん，比ひ如带酯基、酐基等とう亲电侧基的てき聚合物ぶつ很容易ようい与あずか活性かっせい聚合物ぶつ末まつ端はし的てき阴离子こ发生偶合，从而制せい备预定てい结构的てき接せっ枝えだ共ども聚物。

嵌はま段だん共ども聚

立体りったい嵌はま段だん共ども聚物

嵌はま段だん共ども聚物主要しゅよう的てき合成ごうせい方法ほうほう有ゆう两种： 一是先进行一种单体的聚合反应，所しょ形成けいせい的てき活性かっせい的てき链段与あずか另一种单体反应。合成ごうせい方面ほうめん的てき困こま难主要よう在ざい于如何なん保留ほりゅう活性かっせい种的活性かっせい和わ控ひかえ制せい所得しょとく嵌はま段だん的てき分子ぶんし量りょう，通常つうじょう采さい用よう原子げんし转移自由じゆう基もと聚合，开环聚合，活性かっせい离子聚合等とう方式ほうしき进行常つね见的实例是ぜ合成ごうせい苯乙烯-丁ひのと二に烯-苯乙烯树脂あぶら（SBS），使用しよう丁ちょう基はじめ锂引发活性せい阴离子こ聚合，依よ次じ加入かにゅう苯乙烯、丁ひのと二烯和苯乙烯通常，形成けいせい分子ぶんし量りょう为1-1.5万的苯乙烯链段和分子量为5-10万まん的てき丁ひのと二に烯链段だん。类似的てき方法ほうほう还可以合成ごうせい聚苯乙おつ烯-b-聚甲基もと丙へい烯酸甲かぶと酯（PS-b-PMMA）等ひとし嵌はま段だん共ども聚物。

二是通过两种活性链段之间的反应（自由じゆう基もと偶合、端はし基もと间化学がく反はん应）形成けいせい嵌はま段だん共ども聚物。比ひ如将聚苯乙おつ烯和聚乙烯两种均聚物塑炼，形成けいせい带有自由じゆう基もと的てき两种链段，两种链段偶合后きさき会かい产生聚苯乙おつ烯-聚乙烯嵌段だん聚合物ぶつ，但ただし会かい混こん有ゆう均ひとし聚物的てき组分。2006年ねん起おこり研究けんきゅう者しゃ开始使用しよう链穿梭过程合成ごうせい嵌はま段だん聚合物ぶつ已やめ成功せいこう合成ごうせい了りょう四嵌段的聚合物。链穿梭反应在合成ごうせい嵌はま段だん共ども聚物中ちゅう特殊とくしゅ的てき“立体りったい嵌はま段だん共ども聚物”，上うえ很有用よう处。立体りったい嵌はま段だん聚合物指ものさし的てき是ぜ两种结构单元的てき化学かがく组成相しょう同どう，但ただし互为立体りったい异构体たい。

相そう分ぶん离

苯乙烯-丁ひのと二烯嵌段聚合物溶液结构示意图，丁ちょう二烯倾向于和溶剂分子混合，而苯乙おつ烯则形成けいせい胶束

嵌はま段だん聚合物ぶつ在ざい一定温度下会发生相分离现象，但ただし一般的相分离体系如水和油，油あぶら滴しずく的てき尺寸しゃくすん在ざい微ほろ米べい尺度しゃくど，而嵌段だん聚合物的ぶってき嵌はま段だん间有化学かがく键的链接，形成けいせい的てき相しょう结构只ただ有ゆう几十到几百纳米，所以ゆえん被ひ称しょう为微相しょう分ぶん离（microphase separation）。嵌はま段だん共ども聚物的てき相しょう转变温度おんど主要しゅよう取と决于几个参さん数すう，总聚合ごう物ぶつ$N$, 拓つぶせ扑结构参数すう（官能かんのう度ど）$n$，某ぼう嵌はま段だん所しょ占うらない的てき体からだ积分数すう$f$主要しゅよう影かげ响相行ぎょう为中的てき熵，而嵌段之だんし间的弗どる洛らく里さと-哈金斯相互そうご作用さよう系けい数すう$\chi$则影响焓。一般いっぱん认为当とう$\chi N$大だい于10.5时，嵌はま段だん聚合物ぶつ就会发生微ほろ相そう分ぶん离，$\chi N$远远大だい于10.5时，相そう界面かいめん变得愈いよいよ加か陡峭

随ずい着き嵌はま段だん所しょ占うらない的てき体からだ积分数すう不同ふどう，嵌はま段だん聚合物相もっそう分ぶん离后形成けいせい的てき相しょう结构微ほろ区く形がた貌也不同ふどう，存在そんざい球状きゅうじょう相しょう、六方ろっぽう柱状ちゅうじょう相しょう、层状相しょう和わ双そう连续回かい转状相等そうとう结构，这些相しょう结构微ほろ区く经过适当处理后きさき，可か以形成けいせい类似晶あきら体からだ点てん阵的形がた态结构，从而在ざい纳米模も板ばん、纳米尺度しゃくど分ぶん离、催化剂和半はん导体器き件けん方面ほうめん有ゆう潜在せんざい的てき应用价值。嵌はま段だん聚合物的ぶってき溶液ようえき由よし类似的てき情じょう况，某ぼう些嵌段だん倾向于与溶液ようえき混合こんごう，另一嵌段则倾向于与其他链的该嵌段聚集形成胶束，最さい终在不同ふどう浓度的てき情じょう况下可か以形成けいせい各かく种有序じょ相しょう。

共きょう聚物组成方かた程ほど

由よし两种以上いじょう单体生成せいせい共ども聚物的てき化学かがく反はん应称为共聚反应。一般いっぱん说来，单体有ゆう和わ自身じしん发生均ひとし聚反应与和わ另一单体发生共聚反应两种趋势，其均聚反应和共ども聚反应的链增长速はや率りつ常数じょうすう之これ比ひ被ひ定てい义为竞聚率りつ$r$，通つう过一些合理ごうり的てき假定かてい，可か以得到いた描述共ども聚物瞬まどか间组成和せいわ单体组成之の间的关系马约-路みち易えき斯方程ほど

${\frac {d\left[M_{1}\right]}{d\left[M_{2}\right]}}={\frac {\left[M_{1}\right]\left(r_{1}\left[M_{1}\right]+\left[M_{2}\right]\right)}{\left[M_{2}\right]\left(\left[M_{1}\right]+r_{2}\left[M_{2}\right]\right)}}$

也可以用摩ま尔分率りつ表示ひょうじ：

$F_{1}={\frac {r_{1}f_{1}^{2}+f_{1}f_{2}}{r_{1}f_{1}^{2}+f_{1}f_{2}+r_{2}f_{2}^{2}}}$

其中$f$代表だいひょう单体占うらない单体混合こんごう物ぶつ的てき摩ま尔分率りつ，$F$代表だいひょう结构单元在ざい共きょう聚物中ちゅう的てき摩ま尔分率りつ。

从方程ほど中ちゅう可か看み出で对共聚反应控制せい的てき两种主要しゅよう途と径みち，一是选择合适竞聚率的单体。比ひ如马来らい酸さん酐和醋酸さくさん2-氯烯丙へい基もと酯这一いち体系たいけい，两种单体在ざい其中的てき竞聚率りつ都と等とう于0，表明ひょうめい两者都と很难发生均ひとし聚，易えき于和另一种单体共聚，此时所得しょとく到いた的てき就是交替こうたい共ども聚物。二是可以通过改变单体的用量来调节共聚物的组成，比ひ如$r_{1}>0,r_{2}=0$表明ひょうめい第だい一种单体可以均聚或共聚，第だい二种单体只易共聚，此时若わか想そう得え到いた交替こうたい共ども聚物，就需要よう让第二种单体过量颇多来阻止第一种单体均聚的趋势。