Иономеры
Иономеры являются разновидностью сополимеров. Это сополимеры, в которых небольшая часть повторяющихся звеньев содержит ионные боковые группы. Далеко не все повторяющиеся звенья, конечно же, а лишь немногие. Обычно основная цепь молекулы полимера бывает неполярной. Все мы помним правило, что подобное растворяется в подобным. И в этом случае такое правило работает. Неполярные основные цепи молекул группируются вместе, а полярные ионные группы - тоже соберутся в кластеры. И как бы не хотели эти кластеры ионных групп, которым свойственен некий снобизм, совершенно отделиться от основной цепи полимера, им это не удается. Как вы помните, они ведь просто присоединены к основным цепям. То, что мы получаем в конце концов, так это образование связей между основными цепями молекул посредством кластеров ионных групп, точно так же, как и при обычном сшивании.
С одним небольшим отличием. Если мы попробуем из чистого любопытства нагреть такие иономеры, то произойдет нечто интересное и полезное. Наши кластеры ионных групп развалятся. Когда молекулы нагреваются, они начинают двигаться гораздо активнее. Разумеется, ведь движение молекул и есть само тепло. Поэтому подобное движение при высоких температурах делает сложным положение ионных групп - они не могут оставаться вместе в их маленьких кластерах. Поэтому-то кластеры и разваливаются. Теперь наш иономер потерял свои связи и его можно обрабатывать и вторично использовать точно так же, как и любой другой обыкновенный полимер. Если вы теперь охладите его, то ионные кластеры снова образуются и наш материал будет снова вести себя как сшитый полимер. Здорово, не правда ли?
Блочные сополимеры
Мы можем получить термопластичный эластомер и другим способом. Этот второй способ заключается в использовании блочного сополимера.Сополимер - это полимер, состоящий из мономеров более чем одного вида мономеров, то есть сделанный из двух или более типов сомономеров. Блок-сополимер - это сополимер, в котором сомономеры разделены на длинные участки, входящие в состав основной цепи макромолекулы. Каждый из таких участков, называемых блоками, выглядит чем-то похожим на гомополимер.
Одним из распространенных термопластичных эластомеров является блок-сополимер под названием бутадиенстирольный каучук. Слово бутадиенстирольный в его названии говорит о том, что он сделан из чередующихся звеньев: сначала идет короткая цепочка полистирола, за ней следует длинная цепочка полибутадиена, а за ней опять короткая цепочка полистирола. Если бы мы могли растянуть цепочку бутадиенстирольного каучука, то она бы выглядела так, как показано на картинке внизу.
А теперь, кажется, настало время посвятить вас, ребята, в одну маленькую тайну: различные полимеры не слишком хорошо смешиваются друг с другом. Вы помните старое правило: "подобное растворяется в подобным"? На самом деле у макромолекул даже еще более привередливый характер, чем у маленьких молекул. Поэтому смешать два различных полимера очень сложно, даже если они очень похожи друг на друга. Это правило выполняется и для блоков нашего бутадиенстирольного каучука точно так же, как и для других полимеров. Поэтому блоки полистирола склонны группироваться вместе, и полибутадиеновые блоки тоже любят собираться вместе. Кластеры, образованные блоками полистирола, связывают вместе полибутадиеновые блоки. Как вы помните, на обоих концах каждого полибутадиенового блока находится по одному блоку полистирола, а различным блокам полистирола одной и той же молекулы СБС-каучука совершенно не обязательно находиться в одном кластере. Это значит, что различные кластеры полистирола будут связаны между собой полибутадиеновыми блоками.
Поэтому кластеры полистрола играют роль вулканизующих связей для полибутадиеновых блоков. И точно так же, как ионные кластеры в иономере, кластеры полистирола разваливаются при нагревании бутадиенстирольного каучука, поэтому его можно обрабатывать и использовать повторно точно так же, как и несшитый полимер.
Быть зеленым, кажется, проще, чем полагали некоторые лягушки!
Но вы можете также сделать термопластичный эластомер, даже используя блок-сополимер, сделанный всего лишь из одного типа мономера! Я понимаю, что это выглядит полнейшей бессмыслицей, как может сополимер быть сделан лишь из одного типа мономера, но тем не менее это так. Вы можете сделать полимер из полипропилена, в котором есть блоки с различной тактичностью. Можно, например, получить полипропилен состоящий из атактических и изотактических блоков, используя полимеризацию с применением металлоценовых катализаторов, вот так:
Эти блоки разделяются точно так же, как они это делают и в бутадиенстирольном каучуке. А разделяются они потому, что изотактические блоки образуют кристаллы, тогда как атактические блоки являются аморфными. В результате мы получаем нечто похожее на то, что изображено на рисунке, который вы видите справа. Он ведет себя как эластомер по той же причине, что и бутадиенстирольный каучук.