کوپلیمریزاسیون چیست؟

چرا سپر یک خودرو همزمان سخت و مقاوم است، اما در تصادف خُرد نمی‌شود؟ یا چطور زیره یک کفش ورزشی می‌تواند هم نرم و انعطاف‌پذیر باشد و هم در برابر سایش دوام بیاورد؟ این‌ها خواصی هستند که اغلب در یک ماده پلیمری واحد یافت نمی‌شوند؛ ماده‌ای که سخت است (مانند پلی‌استایرن) معمولاً شکننده بوده و ماده‌ای که انعطاف‌پذیر است (مانند لاستیک) معمولاً استحکام کافی ندارد.

دستیابی به این خواص ترکیبی، که اغلب متضاد به نظر می‌رسند، چالش اصلی در مهندسی مواد بوده که از طریق یک فرآیند شیمیایی دقیق به نام «کوپلیمریزاسیون» حل شده است. در این مقاله، ما به شکلی جامع به این فرآیند کلیدی می‌پردازیم؛ بررسی می‌کنیم که کوپلیمرها چگونه در سطح مولکولی طراحی می‌شوند (انواع ساختارها)، چه علمی (سینتیک) بر ترکیب نهایی آن‌ها حاکم است، و چگونه این مواد پیشرفته، صنایع مختلف از خودروسازی تا پزشکی را شکل داده‌اند.

کوپلیمریزاسیون چیست؟

تعریف کوپلیمریزاسیون (Copolymerization) در شیمی پلیمر، فرآیندی است که در آن دو یا چند نوع مونومر (مولکول‌های سازنده اولیه) با یکدیگر واکنش داده و یک زنجیره پلیمری واحد را تشکیل می‌ده دهند. این فرآیند مستقیماً منجر به تولید ماده‌ای به نام کوپلیمر می‌شود.

به محصول این فرآیند، کوپلیمر (Copolymer) گفته می‌شود. کوپلیمر چیست؟ یک زنجیره پلیمری بلند که ساختار آن حداقل از دو نوع واحد تکرارشونده متفاوت تشکیل شده است. در ادبیات فارسی، گاهی به آن بسپار ناهمگن نیز گفته می‌شود، زیرا برخلاف هموپلیمرها (که فقط از یک نوع مونومر ساخته شده‌اند)، ساختار مولکولی یکنواختی ندارند.

فرآیند کوپلیمری شدن، یک استراتژی بنیادی در مهندسی پلیمر است. این تکنیک به تولیدکنندگان اجازه می‌دهد تا به جای مخلوط کردن فیزیکی دو پلیمر آماده (که آلیاژ نامیده می‌شود)، یک ماده کاملاً جدید در سطح مولکولی خلق کنند. این کنترل دقیق بر ساختار زنجیره، امکان دستیابی به خواص فیزیکی و شیمیایی سفارشی‌سازی شده را فراهم می‌کند.

تفاوت کوپلیمر و هموپلیمر: چرا ترکیب مونومرها مهم است؟

برای درک اهمیت کوپلیمریزاسیون، ابتدا باید مفهوم مخالف آن را بشناسیم. هموپلیمر چیست؟ هموپلیمر (Homopolymer) یا بسپار یکسان، پلیمری است که فقط از یک نوع واحد مونومر ساخته شده است. تمام واحدهای تکرارشونده در طول زنجیره پلیمری کاملاً یکسان هستند. به عنوان مثال، پلی‌اتیلن (ساخته شده فقط از مونومر اتیلن) یا پلی‌استایرن (ساخته شده فقط از مونومر استایرن) هموپلیمر محسوب می‌شوند.

تفاوت اساسی کوپلیمر و هموپلیمر در “تنوع” مونومرهای سازنده زنجیره است.

• هموپلیمر: زنجیره‌ای یکنواخت از یک نوع مونومر (مثلاً …-A-A-A-A-A-…)
• کوپلیمر: زنجیره‌ای متشکل از دو یا چند نوع مونومر (مثلاً …-A-B-A-A-B-…)

این تفاوت ساختاری ساده، منجر به تفاوت‌های چشمگیری در خواص نهایی ماده می‌شود. هموپلیمرها معمولاً خواص مشخص، ثابت و قابل پیش‌بینی دارند که مستقیماً از آن مونومر واحد ناشی می‌شود. اما کوپلیمریزاسیون به ما اجازه می‌دهد تا خواص دو یا چند مونومر را در یک ماده واحد “ترکیب” کنیم.

یک مثال بسیار رایج برای درک این تفاوت، مقایسه پلی‌پروپیلن (PP) است. هموپلیمر پلی‌پروپیلن، ماده‌ای سخت و مستحکم است اما در دماهای پایین، به شدت شکننده می‌شود. این شکنندگی استفاده از آن را برای قطعاتی مانند سپر خودرو (که باید در زمستان مقاوم باشد) غیرممکن می‌سازد. با استفاده از کوپلیمریزاسیون و افزودن مقداری مونومر اتیلن به زنجیره پروپیلن در حین واکنش، کوپلیمر پلی پروپیلن (PP Copolymer) تولید می‌شود. این ماده جدید، ضمن حفظ استحکام پلی‌پروپیلن، مقاومت ضربه فوق‌العاده‌ای در دمای پایین به دست می‌آورد و مشکل شکنندگی را به طور کامل حل می‌کند.

انواع کوپلیمرها بر اساس ساختار و آرایش مونومرها

خواص نهایی یک کوپلیمر فقط به نوع مونومرهای سازنده آن بستگی ندارد، بلکه به نحوه چیدمان این مونومرها در امتداد زنجیره پلیمری نیز به شدت وابسته است. بر اساس همین الگوی چیدمان، انواع کوپلیمرها به چهار دسته اصلی طبقه‌بندی می‌شوند.

کوپلیمر تصادفی

کوپلیمر تصادفی، همان‌طور که از نامش پیداست، ساختاری دارد که در آن واحدهای مونومر مختلف (مثلاً A و B) بدون هیچ نظم یا الگوی مشخصی در طول زنجیره توزیع شده‌اند. ترتیب قرارگیری آن‌ها تابع قوانین آماری و شرایط واکنش (مانند غلظت لحظه‌ای مونومرها و واکنش‌پذیری آن‌ها) است.

• ساختار نمونه: …-A-A-B-A-B-B-A-B-A-A-…

این نوع کوپلیمر زمانی تشکیل می‌شود که هر دو مونومر تمایل نسبتاً مشابهی برای واکنش با زنجیره در حال رشد داشته باشند. لاستیک SBR (استایرن-بوتادین رابر)، که در تایرسازی استفاده می‌شود، یک مثال کلاسیک از کوپلیمر تصادفی است.

کوپلیمر متناوب

کوپلیمر متناوب دارای دقیق‌ترین و منظم‌ترین ساختار است. در این نوع، دو مونومر مختلف به صورت کاملاً یک-در-میان و متناوب در طول زنجیره تکرار می‌شوند.

ساختار نمونه: …-A-B-A-B-A-B-A-B-…

این ساختار خاص، به سادگی به دست نمی‌آید و نیازمند شرایط سینتیکی ویژه‌ای است. معمولاً زمانی رخ می‌دهد که هر مونومر، تمایل بسیار شدیدی برای واکنش با نوع دیگر مونومر داشته باشد تا با هم‌نوع خودش. مثال برای کوپلیمر متناوب، کوپلیمر حاصل از استایرن و مالئیک انیدرید است.

کوپلیمر بلاکی یا دسته‌ای

کوپلیمر بلاکی (یا کوپلیمر دسته‌ای) از اتصال توالی‌های طولانی (بلاک‌ها) از هموپلیمرهای مختلف تشکیل شده است. در این ساختار، به جای توزیع تصادفی یا متناوب مونومرها، دسته‌هایی از مونومر A به دسته‌هایی از مونومر B متصل می‌شوند.

ساختار نمونه (دی‌بلاک): (A-A-A-A-A…) – (B-B-B-B-B…)

ساختار کوپلیمرهای بلاک می‌تواند به صورت دی‌بلاک (A-B)، تری‌بلاک (A-B-A) یا چند بلاکی باشد. این ساختار منجر به پدیده‌ای به نام “جدایش فازی” (Microphase Separation) می‌شود که در آن بلاک‌های ناسازگار (مثلاً یکی سخت و دیگری نرم) در مقیاس نانو از هم جدا می‌شوند. این ویژگی، اساس ساخت الاستومرهای ترموپلاستیک (TPE) است؛ موادی که همزمان خواص کشسانی لاستیک و قابلیت فرآیندپذیری پلاستیک را دارند.

کوپلیمر پیوندی یا شاخه‌ای

کوپلیمر پیوندی (یا کوپلیمر شاخه‌ای) ساختار پیچیده‌تری دارد. در این حالت، یک زنجیره اصلی (Backbone) از یک نوع مونومر (مثلاً هموپلیمر A) وجود دارد که زنجیره‌هایی از مونومر دیگر (مونومر B) به صورت شاخه‌های جانبی به آن “پیوند” زده شده‌اند.

ساختار نمونه:…-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-…                |                B-B-B-B-…

این روش، راهی عالی برای ترکیب خواص دو پلیمر بسیار متفاوت است که به طور معمول با هم مخلوط نمی‌شوند. معروف‌ترین مثال صنعتی این ساختار، کوپلیمر ABS چیست؟ (آکریلونیتریل بوتادین استایرن). در ABS، زنجیره‌های سخت پلی (استایرن-کو-آکریلونیتریل) به زنجیره اصلی نرم پلی‌بوتادین (یک نوع لاستیک) پیوند زده می‌شوند. نتیجه، ماده‌ای است که هم چقرمگی لاستیک و هم سختی و جلای پلاستیک را دارد.

طبقه‌بندی بر اساس توپولوژی (کوپلیمر خطی و شاخه ای)

علاوه بر چهار دسته اصلی مبتنی بر چیدمان، کوپلیمرها (و پلیمرها به طور کلی) را می‌توان بر اساس معماری یا توپولوژی کلی زنجیره نیز دسته‌بندی کرد:

• کوپلیمر خطی (Linear Copolymer): شامل انواع تصادفی، متناوب و بلاکی است که در آن‌ها زنجیره اصلی، یک مسیر خطی بدون انشعابات عمده است.
• کوپلیمر شاخه‌ای (Branched Copolymer): شامل کوپلیمر پیوندی است. نوع خاص دیگری از معماری شاخه‌ای، کوپلیمر ستاره ای (Star Copolymer) نام دارد. در این ساختار، چندین بازوی کوپلیمری (که خود می‌توانند بلاکی یا تصادفی باشند) از یک هسته مرکزی به بیرون منشعب می‌شوند. این ساختار به دلیل خواص رئولوژیکی (جریان‌پذیری) خاص خود در کاربردهای ویژه‌ای استفاده می‌شود.

سینتیک کوپلیمریزاسیون: علم پیش‌بینی ترکیب کوپلیمر

تا اینجا دانستیم که کوپلیمرها از مونومرهای مختلفی ساخته می‌شوند، اما سوال کلیدی این است: اگر دو مونومر A و B را در یک راکتور بریزیم، ترکیب نهایی کوپلیمر حاصل چه خواهد بود؟ آیا تصادفی خواهد بود؟ متناوب؟ یا بیشتر شبیه هموپلیمر A خواهد شد؟ پاسخ به این سوالات در علم سینتیک کوپلیمریزاسیون نهفته است.

سینتیک کوپلیمریزاسیون (Kinetics of Copolymerization) به ما کمک می‌کند تا با شناخت سرعت واکنش مونومرها، ساختار و ترکیب زنجیره پلیمری را پیش‌بینی و کنترل کنیم. این بخش، فنی‌ترین و در عین حال، مهم‌ترین جنبه در تولید صنعتی کوپلیمرها است.

نسبت های واکنش پذیری ($r_1$ و $r_2$) چیست؟

مفهوم مرکزی در سینتیک کوپلیمریزاسیون، نسبت های واکنش پذیری (Reactivity Ratios) است که با $r_1$ و $r_2$ نمایش داده می‌شوند. این دو عدد، تمایل نسبی یک زنجیره پلیمری در حال رشد را برای اضافه کردن مونومرها نشان می‌دهند.

بیایید دو مونومر $M_1$ و $M_2$ را در نظر بگیریم:

1. $r_1$ (نسبت واکنش‌پذیری مونومر ۱): این عدد نشان می‌دهد که زنجیره‌ای که به مونومر $M_1$ ختم شده است، چقدر تمایل دارد دوباره با $M_1$ واکنش دهد (تا هموپلیمر بسازد) در مقایسه با اینکه با $M_2$ واکنش دهد (تا کوپلیمر بسازد).
   • اگر $r_1 > 1$: زنجیره ترجیح می‌دهد با هم‌نوع خود (M1) واکنش دهد (تمایل به بلاکی شدن).
   • اگر $r_1 < 1$: زنجیره ترجیح می‌دهد با مونومر رقیب (M2) واکنش دهد (تمایل به تناوبی شدن).
   • اگر $r_1 \approx 0$: زنجیره فقط با مونومر رقیب (M2) واکنش می‌دهد.
2. $r_2$ (نسبت واکنش‌پذیری مونومر ۲): این عدد نیز به طور مشابه، تمایل زنجیره‌ای که به $M_2$ ختم شده را برای واکنش مجدد با $M_2$ (نسبت به $M_1$) توصیف می‌کند.

معادله کوپلیمریزاسیون (معادله مایو لوئیس)

دانستن $r_1$ و $r_2$ به ما اجازه می‌دهد تا از مهم‌ترین ابزار محاسباتی این حوزه، یعنی معادله کوپلیمریزاسیون (Copolymerization Equation) استفاده کنیم. این معادله که به معادله مایو لوئیس (Mayo-Lewis Equation) معروف است، ارتباط ریاضی بین ترکیب مونومرها در خوراک اولیه (مخلوطی که وارد راکتور می‌شود) و ترکیب کوپلیمری که در همان لحظه در حال تشکیل است را برقرار می‌کند.

شکل اصلی این معادله به صورت زیر است:

$$F_1 = \frac{r_1 f_1^2 + f_1 f_2}{r_1 f_1^2 + f_1 f_2 + r_2 f_2^2}$$

که در آن:

• $f_1$ و $f_2$: کسر مولی مونومرهای ۱ و ۲ در خوراک اولیه.
• $F_1$: کسر مولی مونومر ۱ در زنجیره کوپلیمری که در همان لحظه در حال تشکیل است.
• $r_1$ و $r_2$: نسبت های واکنش پذیری.

این معادله به مهندسان پلیمر امکان می‌دهد تا پیش‌بینی کنند که در یک فرآیند کوپلیمریزاسیون مشخص، ترکیب نهایی محصول چه خواهد بود و چگونه با مصرف مونومرها در طول زمان تغییر خواهد کرد.

تحلیل نمودار کوپلیمریزاسیون و رفتار سیستم‌ها

با استفاده از معادله مایو-لوئیس، می‌توان نمودار کوپلیمریزاسیون را رسم کرد. این نمودار، ترکیب کوپلیمر ($F_1$) را در برابر ترکیب خوراک ($f_1$) نشان می‌دهد و رفتارهای مختلف سیستم‌های کوپلیمریزاسیون را آشکار می‌سازد:

1. کوپلیمریزاسیون ایده آل (Ideal Copolymerization):
   • شرط: $r_1 \cdot r_2 = 1$.
   • رفتار: تمایل دو مونومر برای واکنش با هر دو انتهای زنجیره یکسان است. ترکیب کوپلیمر همیشه غنی‌تر از مونومری است که واکنش‌پذیرتر است.
2. کوپلیمریزاسیون متناوب (Alternating Copolymerization):
   • شرط: $r_1 \approx 0$ و $r_2 \approx 0$.
   • رفتار: هر مونومر منحصراً با مونومر دیگر واکنش می‌دهد. نمودار در نقطه $f_1 = 0.5$ مقدار $F_1 = 0.5$ را نشان می‌دهد (ترکیب ۱:۱).
3. کوپلیمریزاسیون آزئوتروپیک (Azeotropic Copolymerization):
   • شرط: هر دو $r_1$ و $r_2$ کوچکتر از ۱ (یا هر دو بزرگتر از ۱، که نادر است).
   • رفتAR: در یک نقطه خاص روی نمودار (نقطه آزئوتروپ)، ترکیب خوراک و ترکیب کوپلیمر برابر می‌شود ($F_1 = f_1$). در این نقطه، فرآیند کوپلیمریزاسیون می‌تواند بدون تغییر در ترکیب خوراک یا کوپلیمر ادامه یابد، که برای تولید محصولی یکنواخت بسیار مطلوب است.

روش‌های عملی محاسبه نسبت واکنش پذیری

برای استفاده از تمام این تئوری‌ها، ابتدا باید مقادیر $r_1$ و $r_2$ را به صورت آزمایشگاهی پیدا کنیم. محاسبه نسبت واکنش پذیری با انجام چندین آزمایش کوپلیمریزاسیون در درصدهای تبدیل پایین و با نسبت‌های خوراک اولیه متفاوت انجام می‌شود.

سپس داده‌های حاصل (ترکیب خوراک $f$ در برابر ترکیب کوپلیمر $F$) با استفاده از روش‌های خطی‌سازی تحلیل می‌شوند. دو مورد از معروف‌ترین روش‌های کلاسیک عبارتند از:

• روش فاینمن-راس (Fineman-Ross method): یک روش گرافیکی ساده که معادله مایو-لوئیس را به شکل یک خط راست ($y = mx + b$) در می‌آورد تا $r_1$ و $r_2$ از شیب و عرض از مبدأ به دست آیند.
• روش کلن-تودوس (Kelen-Tüdős method): نسخه اصلاح‌شده و دقیق‌تری از روش فاینمن-راس که خطاهای مربوط به داده‌های انتهای بازه (نزدیک به $f_1 = 0$ یا $f_1 = 1$) را کاهش می‌دهد و نتایج قابل اعتمادتری ارائه می‌کند.

چالش‌های فنی در فرآیند کوپلیمریزاسیون

تئوری و سینتیک کوپلیمریزاسیون در محیط آزمایشگاهی ایده‌آل قابل محاسبه است، اما پیاده‌سازی آن در راکتورهای صنعتی بزرگ با چالش‌های عملیاتی جدی مواجه است. یکی از مهم‌ترین این چالش‌ها، اطمینان از یکنواختی محصول نهایی از ابتدای واکنش تا انتهای آن است.

مشکل دریفت ترکیب چیست؟

مهم‌ترین مشکل در کوپلیمریزاسیون ناپیوسته (Batch)، “دریفت ترکیب” یا رانش ترکیبی (Compositional Drift) نام دارد.

• تعریف: دریفت ترکیب، به پدیده تغییر ترکیب کوپلیمر در طول زمان واکنش اطلاق می‌شود.
• علت: این مشکل مستقیماً از تفاوت در نسبت های واکنش پذیری ($r_1$ و $r_2$) ناشی می‌شود. فرض کنید مونومر $M_1$ واکنش‌پذیرتر از $M_2$ باشد ($r_1 > r_2$). در ابتدای فرآیند، $M_1$ با سرعت بیشتری مصرف می‌شود.
• پیامد: با گذشت زمان، مخلوط خوراک اولیه از مونومر واکنش‌پذیرتر ($M_1$) تهی شده و از مونومر کم‌واکنش ($M_2$) غنی می‌شود. در نتیجه، زنجیره‌های پلیمری که در ابتدای واکنش تشکیل می‌شوند، سرشار از $M_1$ خواهند بود، در حالی که زنجیره‌هایی که در انتهای واکنش (نزدیک به درصد تبدیل بالا) تشکیل می‌شوند، عمدتاً از $M_2$ ساخته شده‌اند.

این عدم یکنواختی (ناهمگونی) در ترکیب شیمیایی زنجیره‌ها، منجر به محصولی با خواص فیزیکی و مکانیکی ناسازگار و ضعیف می‌شود. برای مثال، دمای انتقال شیشه‌ای یا استحکام مکانیکی در طول محصول نهایی یکسان نخواهد بود.

روش‌های کنترل ترکیب در راکتورهای صنعتی

برای غلبه بر مشکل دریفت ترکیب و تولید کوپلیمری با ترکیب یکنواخت، مهندسان از استراتژی‌های مختلفی در طراحی راکتور و فرآیند کوپلیمریزاسیون استفاده می‌کنند:

1. توقف واکنش در درصد تبدیل پایین: ساده‌ترین راه، متوقف کردن واکنش قبل از مصرف کامل مونومرها (مثلاً در ۱۰٪ تبدیل) است. در این حالت، ترکیب خوراک تغییر چندانی نکرده و محصول یکنواخت است. این روش بازده پایینی دارد و نیازمند جداسازی و بازیافت پرهزینه مونومرهای باقی‌مانده است.
2. استفاده از راکتورهای پیوسته (CSTR): در راکتور همزن‌دار پیوسته (Continuous Stirred-Tank Reactor)، خوراک تازه به طور مداوم وارد و محصول خارج می‌شود. سیستم به یک حالت پایدار می‌رسد که در آن ترکیب مونومرها در راکتور ثابت باقی می‌ماند. این ثبات، تضمین می‌کند که تمام کوپلیمر تولیدی دارای ترکیب یکنواخت و ثابتی است.
3. افزودن تدریجی مونومر واکنش‌پذیرتر: در یک سیستم ناپیوسته، می‌توان فرآیند کوپلیمریزاسیون را با مونومر کم‌واکنش‌تر آغاز کرد و مونومر واکنش‌پذیرتر را به صورت تدریجی و کنترل‌شده در طول زمان به راکتور تزریق کرد. هدف، ثابت نگه داشتن نسبت غلظت دو مونومر در مخلوط واکنش است تا از بروز دریفت ترکیب جلوگیری شود.
4. اجرای واکنش در نقطه آزئوتروپ: همانطور که در بخش سینتیک اشاره شد، اگر سیستم دارای نقطه آزئوتروپ باشد (جایی که $F_1 = f_1$)، می‌توان با تنظیم خوراک اولیه روی آن نقطه خاص، کوپلیمریزاسیون را انجام داد. در این حالت، ترکیب کوپلیمر و خوراک یکسان است و دریفت ترکیب رخ نخواهد داد.

روش های کوپلیمریزاسیون صنعتی و تجاری

دانستن سینتیک و انواع ساختاری کوپلیمرها یک بخش از ماجراست؛ بخش دیگر، انتخاب روش فیزیکی و شیمیایی مناسب برای تولید انبوه این مواد است. روش های کوپلیمریزاسیون بر اساس محیط واکنش (مانند وجود یا عدم وجود حلال یا آب) طبقه‌بندی می‌شوند. انتخاب روش صحیح بر ویسکوزیته (گرانروی)، کنترل دما، خلوص محصول نهایی و هزینه‌های تولید تأثیر مستقیم دارد.

کوپلیمریزاسیون رادیکالی

کوپلیمریزاسیون رادیکالی بیش از آنکه یک روش تولید باشد، یک مکانیسم شیمیایی است. این رایج‌ترین مکانیسم برای کوپلیمریزاسیون مونومرهایی است که پیوند دوگانه کربن-کربن دارند (مانند استایرن، آکریلونیتریل و بوتادین). این مکانیسم در دل روش‌های دیگری مانند توده‌ای، محلولی و امولسیونی اجرا می‌شود. چالش اصلی در کوپلیمریزاسیون رادیکالی، کنترل دقیق ساختار است، اما به دلیل سادگی و سازگاری با طیف وسیعی از مونومرها، بسیار پرکاربرد است.

کوپلیمریزاسیون امولسیونی

در کوپلیمریزاسیون امولسیونی، مونومرها (که معمولاً در آب نامحلول هستند) به کمک یک عامل امولسیفایر (مانند صابون) در آب به صورت قطرات بسیار ریز معلق می‌شوند. واکنش در این ذرات ریز (میسل‌ها) رخ می‌دهد.

• مزایا: آب به عنوان یک جاذب حرارتی عالی عمل کرده و کنترل دما را به شدت آسان می‌کند. این روش اجازه می‌دهد تا همزمان به سرعت واکنش بالا و وزن مولکولی بسیار بالا دست یافت.
• شکل محصول: محصول نهایی یک دیسپرسیون شیری‌رنگ به نام لاتکس است. این روش برای تولید لاستیک‌هایی مانند SBR و NBR که در بخش کاربردها بررسی می‌شوند، حیاتی است.

کوپلیمریزاسیون محلولی

در کوپلیمریزاسیون محلولی، مونومرها و آغازگر در یک حلال مناسب که در واکنش شرکت نمی‌کند، حل می‌شوند.

• مزایا: حلال به کنترل دما کمک کرده و ویسکوزیته سیستم را پایین نگه می‌دارد، که این امر هم زدن و جابجایی مواد را آسان می‌کند.
• معایب: حلال باید در انتهای فرآیند از پلیمر جدا شود، که این مرحله هزینه‌بر و نیازمند ملاحظات زیست‌محیطی است. گاهی اوقات، مانند تولید چسب‌ها یا پوشش‌ها، محلول پلیمری مستقیماً به عنوان محصول نهایی فروخته می‌شود.

کوپلیمریزاسیون توده ای

کوپلیمریزاسیون توده ای (یا جرمی) خالص‌ترین روش است. در این فرآیند، فقط مونومرها و آغازگر در راکتور وجود دارند و هیچ حلال یا آبی اضافه نمی‌شود.

• مزایا: محصول نهایی بسیار خالص است و نیازی به جداسازی حلال نیست.
• معایب: کنترل دما در این روش بسیار دشوار است. واکنش‌های کوپلیمریزاسیون به شدت گرمازا هستند و بدون وجود حلال یا آب برای جذب گرما، ویسکوزیته به سرعت بالا می‌رود. این افزایش ویسکوزیته هم زدن را مختل کرده و می‌تواند منجر به افزایش انفجاری دما (Runaway reaction) شود. این روش برای موادی مانند پلیمر SAN (استایرن آکریلونیتریل) استفاده می‌شود.

کوپلیمریزاسیون تراکمی

این مورد، یک مکانیسم کاملاً متفاوت از موارد بالاست (که همگی افزایشی بودند). در کوپلیمریزاسیون تراکمی، دو مونومر با گروه‌های عاملی متفاوت (مثلاً یک اسید و یک الکل) با هم واکنش می‌دهند. این واکنش معمولاً با تولید یک محصول جانبی کوچک، مانند آب، همراه است.

• کاربرد: اگر به جای یک نوع اسید و یک نوع الکل، از ترکیبی از اسیدها یا الکل‌ها استفاده شود، محصول نهایی یک کوپلی‌اِستر یا کوپلی‌آمید خواهد بود. این روش اساس تولید بسیاری از پلیمرهای مهندسی است.

کوپلیمریزاسیون کنترل‌شده (زنده): معماری دقیق پلیمر

روش‌هایی مانند کوپلیمریزاسیون رادیکالی سنتی، اگرچه از نظر صنعتی بسیار کارآمد هستند، اما کنترلی بر روی ساختار دقیق زنجیره، طول آن و توزیع وزن مولکولی ارائه نمی‌دهند. این فرآیندها اغلب زنجیره‌هایی با طول‌های متفاوت و ساختارهای نامنظم تولید می‌کنند. برای کاربردهای پیشرفته مانند دارورسانی یا نانوتکنولوژی، نیاز به کنترل دقیق بر معماری پلیمر وجود دارد.

این نیاز منجر به توسعه روش‌های کوپلیمریزاسیون کنترل‌شده (Controlled Copolymerization) شد.

پلیمریزاسیون زنده (Living Polymerization) چیست؟

مفهوم پلیمریزاسیون زنده (Living Polymerization) اساس سنتز پلیمرهای دقیق است. در یک پلیمریزاسیون زنده ایده‌آل، فرآیند رشد زنجیره (Propagation) بدون هیچ‌گونه واکنش خاتمه (Termination) یا انتقال زنجیره (Chain Transfer) ناخواسته ادامه می‌یابد.

این کنترل کامل به این معناست که:

1. تمام زنجیره‌ها همزمان شروع به رشد می‌کنند.
2. تمام زنجیره‌ها با سرعت تقریباً یکسانی رشد می‌کنند.
3. زنجیره‌ها تا زمانی که مونومر در سیستم وجود دارد، به رشد خود ادامه می‌دهند و “زنده” باقی می‌مانند.

این ویژگی “زنده” بودن، کلید طلایی برای سنتز کوپلیمرهای بلاکی با ساختار کاملاً دقیق است. برای ساخت یک کوپلیمر بلاکی A-B، ابتدا مونومر A را با مکانیسم زنده پلیمریزه می‌کنند. پس از مصرف کامل A، زنجیره‌های “زنده” پلیمر A همچنان فعال هستند. سپس مونومر B به راکتور اضافه می‌شود و این زنجیره‌های زنده، شروع به پلیمریزه کردن B از انتهای خود می‌کنند. نتیجه، یک کوپلیمر بلاکی (A-A-A-B-B-B) با ساختار و طول بلاک از پیش تعریف شده است.

مروری بر روش‌های مدرن پلیمریزاسیون رادیکالی کنترل‌شده (CRP)

دستیابی به کوپلیمریزاسیون زنده از طریق مکانیسم‌های یونی (آنیونی یا کاتیونی) امکان‌پذیر بود، اما این روش‌ها به خلوص بسیار بالای مواد و شرایط واکنش بسیار سخت‌گیرانه‌ای نیاز دارند که از نظر صنعتی گران هستند.

تحول بزرگ، توسعه روش‌های “پلیمریزاسیون رادیکالی کنترل‌شده” (Controlled Radical Polymerization – CRP) بود. این روش‌ها مزایای کوپلیمریزاسیون رادیکالی سنتی (مانند سازگاری با مونومرهای متنوع و شرایط آسان) را با دقت و کنترل پلیمریزاسیون زنده ترکیب می‌کنند.

دو مورد از مهم‌ترین این روش‌ها عبارتند از:

1. ATRP (پلیمریزاسیون رادیکالی انتقال اتم):ATRP (Atom Transfer Radical Polymerization) از یک کاتالیزور (معمولاً ترکیبی از مس) برای ایجاد یک تعادل سریع بین رادیکال‌های فعال در حال رشد و گونه‌های غیرفعال (خفته) استفاده می‌کند. در هر لحظه، تنها بخش کوچکی از زنجیره‌ها فعال هستند. این مکانیسم کنترل‌شده به زنجیره‌ها اجازه می‌دهد تا به صورت یکنواخت و همزمان رشد کنند و سنتز کوپلیمرهای بلاکی بسیار دقیق را ممکن می‌سازد.
2. RAFT (انتقال زنجیره برگشت‌پذیر افزودن-تکه‌تکه شدن):RAFT (Reversible Addition-Fragmentation chain-Transfer) از یک “عامل انتقال زنجیره” (RAFT Agent) خاص استفاده می‌کند. این عامل به زنجیره در حال رشد متصل می‌شود و آن را به طور موقت غیرفعال می‌کند، سپس به زنجیره دیگری منتقل می‌شود. این فرآیند تبادل سریع، تضمین می‌کند که همه زنجیره‌ها فرصت رشد یکسانی پیدا کرده و محصولی با توزیع وزن مولکولی بسیار باریک و ساختار کنترل‌شده (مانند بلاکی، ستاره‌ای یا شانه‌ای) تولید شود.

روش‌های شناسایی و آنالیز کوپلیمرها

پس از سنتز یک کوپلیمر، چگونه می‌توانیم تأیید کنیم که فرآیند کوپلیمریزاسیون موفقیت‌آمیز بوده و ساختار به‌دست‌آمده دقیقاً همان چیزی است که انتظار داشتیم؟ پاسخ در «شناسایی و آنالیز پلیمرها» (Polymer Characterization) نهفته است. این روش‌ها به ما می‌گویند که آیا واقعاً یک کوپلیمر ساخته شده، ترکیب آن چیست، و ساختار آن بلاکی است یا تصادفی.

تعیین ترکیب کوپلیمر (آنالیز NMR و FT-IR)

اولین سوال پس از سنتز این است: نسبت مونومر A به B در زنجیره پلیمری نهایی چقدر است؟

• آنالیز NMR (رزونانس مغناطیسی هسته‌ای): این روش، قدرتمندترین ابزار برای تعیین دقیق ترکیب کوپلیمر است. در طیف $H^1-NMR$ (NMR پروتون)، پروتون‌های مربوط به مونومر A در مکان‌های (شیفت‌های شیمیایی) متفاوتی نسبت به پروتون‌های مونومر B ظاهر می‌شوند. با اندازه‌گیری سطح زیر نمودار (انتگرال) این پیک‌های مشخص، می‌توان نسبت مولی دقیق دو مونومر در ساختار کوپلیمر را محاسبه کرد.
• آنالیز FT-IR (طیف‌سنجی فروسرخ): این روش سریع‌تر است و عمدتاً برای تأیید حضور هر دو مونومر استفاده می‌شود. اگر هر مونومر دارای یک گروه عاملی منحصربه‌فرد باشد (مانند یک گروه کربونیل $C=O$ در یک مونومر و یک حلقه بنزنی در دیگری)، حضور همزمان هر دو پیک شاخص در طیف FT-IR، تشکیل کوپلیمر را اثبات می‌کند.

تشخیص ساختار بلاکی از تصادفی (آنالیز DSC)

سوال حیاتی بعدی، تشخیص نوع ساختار است. آیا مونومرها به صورت تصادفی پخش شده‌اند یا بلاک‌های مجزا تشکیل داده‌اند؟

• آنالیز DSC (گرماسنجی پویشی تفاضلی): این تکنیک، رفتار حرارتی پلیمر، به‌خصوص «دمای انتقال شیشه‌ای» ($T_g$ یا Glass Transition Temperature) را اندازه‌گیری می‌کند. $T_g$ دمایی است که پلیمر از حالت سخت و شیشه‌ای به حالت نرم و لاستیکی تغییر فاز می‌دهد.
• رفتار کوپلیمر تصادفی: یک کوپلیمر تصادفی (Random Copolymer)، مانند یک ماده واحد و یکپارچه عمل می‌کند. این ماده فقط یک $T_g$ نشان می‌دهد که مقداری میانگین بین $T_g$های دو هموپلیمر سازنده است.
• رفتار کوپلیمر بلاکی: یک کوپلیمر بلاکی (Block Copolymer)، به دلیل ناسازگاری ترمودینامیکی بلاک‌ها، دچار جدایش فازی (Microphase Separation) می‌شود. در نتیجه، مانند مخلوطی از دو پلیمر مجزا رفتار کرده و دو $T_g$ مجزا نشان می‌دهد؛ یک $T_g$ مربوط به بلاک A و $T_g$ دیگر مربوط به بلاک B.

بررسی وزن مولکولی و توزیع آن (GPC/SEC)

طول زنجیره‌های پلیمری و یکنواختی آن‌ها (یا عدم یکنواختی) تأثیر مستقیمی بر خواص مکانیکی و رئولوژیکی (جریان‌پذیری) دارد.

• آنالیز GPC/SEC (کروماتوگرافی ژل تراوایی): این روش، پلیمرها را بر اساس اندازه (حجم هیدرودینامیکی) آن‌ها در یک حلال جدا می‌کند. خروجی این آنالیز، میانگین وزن مولکولی (مانند $M_n$ و $M_w$) و مهم‌تر از آن، «شاخص پراکندگی» (Polydispersity Index یا PDI) است.
• تفسیر PDI: شاخص PDI (که از تقسیم $M_w / M_n$ به دست می‌آید) نشان‌دهنده یکنواختی طول زنجیره‌ها است.
  • PDI \approx 1.0 – 1.2 : نشان‌دهنده زنجیره‌های بسیار یکنواخت (تک‌پاشیده) است و موفقیت‌آمیز بودن یک کوپلیمریزاسیون زنده (مانند ATRP یا RAFT) را تأیید می‌کند.
  • PDI > 2.0 : نشان‌دهنده توزیع گسترده‌ای از زنجیره‌های کوتاه و بلند است که مشخصه کوپلیمریزاسیون رادیکالی سنتی و کنترل‌نشده است.

روش‌های شناسایی و آنالیز کوپلیمرها

پس از سنتز یک کوپلیمر، چگونه می‌توانیم تأیید کنیم که فرآیند کوپلیمریزاسیون موفقیت‌آمیز بوده و ساختار به‌دست‌آمده دقیقاً همان چیزی است که انتظار داشتیم؟ پاسخ در «شناسایی و آنالیز پلیمرها» (Polymer Characterization) است. این روش‌ها به ما می‌گویند که آیا واقعاً یک کوپلیمر ساخته شده، ترکیب آن چیست، و ساختار آن بلاکی است یا تصادفی.

تعیین ترکیب کوپلیمر (آنالیز NMR و FT-IR)

اولین سوال پس از سنتز این است: نسبت مونومر A به B در زنجیره پلیمری نهایی چقدر است؟

• آنالیز NMR (رزونانس مغناطیسی هسته‌ای): این روش، قدرتمندترین ابزار برای تعیین دقیق ترکیب کوپلیمر است. در طیف $H^1-NMR$ (NMR پروتون)، پروتون‌های مربوط به مونومر A در مکان‌های (شیفت‌های شیمیایی) متفاوتی نسبت به پروتون‌های مونومر B ظاهر می‌شوند. با اندازه‌گیری سطح زیر نمودار (انتگرال) این پیک‌های مشخص، می‌توان نسبت مولی دقیق دو مونومر در ساختار کوپلیمر را محاسبه کرد.
• آنالیز FT-IR (طیف‌سنجی فروسرخ): این روش سریع‌تر است و عمدتاً برای تأیید حضور هر دو مونومر استفاده می‌شود. اگر هر مونومر دارای یک گروه عاملی منحصربه‌فرد باشد (مانند یک گروه کربونیل $C=O$ در یک مونومر و یک حلقه بنزنی در دیگری)، حضور همزمان هر دو پیک شاخص در طیف FT-IR، تشکیل کوپلیمر را اثبات می‌کند.

تشخیص ساختار بلاکی از تصادفی (آنالیز DSC)

سوال حیاتی بعدی، تشخیص نوع ساختار است. آیا مونومرها به صورت تصادفی پخش شده‌اند یا بلاک‌های مجزا تشکیل داده‌اند؟

• آنالیز DSC (گرماسنجی پویشی تفاضلی): این تکنیک، رفتار حرارتی پلیمر، به‌خصوص «دمای انتقال شیشه‌ای» ($T_g$ یا Glass Transition Temperature) را اندازه‌گیری می‌کند. $T_g$ دمایی است که پلیمر از حالت سخت و شیشه‌ای به حالت نرم و لاستیکی تغییر فاز می‌دهد.
• رفتار کوپلیمر تصادفی: یک کوپلیمر تصادفی (Random Copolymer)، مانند یک ماده واحد و یکپارچه عمل می‌کند. این ماده فقط یک $T_g$ نشان می‌دهد که مقداری میانگین بین $T_g$ های دو هموپلیمر سازنده است.
• رفتار کوپلیمر بلاکی: یک کوپلیمر بلاکی (Block Copolymer)، به دلیل ناسازگاری ترمودینامیکی بلاک‌ها، دچار جدایش فازی (Microphase Separation) می‌شود. در نتیجه، مانند مخلوطی از دو پلیمر مجزا رفتار کرده و دو $T_g$ مجزا نشان می‌دهد؛ یک $T_g$ مربوط به بلاک A و $T_g$ دیگر مربوط به بلاک B.

بررسی وزن مولکولی و توزیع آن (GPC/SEC)

طول زنجیره‌های پلیمری و یکنواختی آن‌ها (یا عدم یکنواختی) تأثیر مستقیمی بر خواص مکانیکی و رئولوژیکی (جریان‌پذیری) دارد.

• آنالیز GPC/SEC (کروماتوگرافی ژل تراوایی): این روش، پلیمرها را بر اساس اندازه (حجم هیدرودینامیکی) آن‌ها در یک حلال جدا می‌کند. خروجی این آنالیز، میانگین وزن مولکولی (مانند $M_n$ و $M_w$) و مهم‌تر از آن، «شاخص پراکندگی» (Polydispersity Index یا PDI) است.
• تفسیر PDI: شاخص PDI (که از تقسیم $M_w / M_n$ به دست می‌آید) نشان‌دهنده یکنواختی طول زنجیره‌ها است.
  • PDI \approx 1.0 – 1.2 : نشان‌دهنده زنجیره‌های بسیار یکنواخت (تک‌پاشیده) است و موفقیت‌آمیز بودن یک کوپلیمریزاسیون زنده (مانند ATRP یا RAFT) را تأیید می‌کند.
  • PDI > 2.0 : نشان‌دهنده توزیع گسترده‌ای از زنجیره‌های کوتاه و بلند است که مشخصه کوپلیمریزاسیون رادیکالی سنتی و کنترل‌نشده است.

کاربرد کوپلیمرها: مثال‌های واقعی از دنیای اطراف ما

ارزش واقعی کوپلیمریزاسیون در محصولاتی مشخص می‌شود که خواص آن‌ها به طور دقیق برای یک نیاز خاص مهندسی شده‌اند. کاربرد کوپلیمرها آنقدر گسترده است که تقریباً در تمام صنایع مدرن، از قطعات خودرو گرفته تا تجهیزات پزشکی، ردپای آن‌ها دیده می‌شود. در ادامه، به بررسی چند مثال معروف می‌پردازیم.

کوپلیمر ABS چیست؟ (آکریلونیتریل بوتادین استایرن)

کوپلیمر ABS یکی از شناخته‌شده‌ترین پلیمرهای مهندسی و مثالی عالی از کوپلیمر پیوندی است. این ماده از کوپلیمریزاسیون سه مونومر مختلف ساخته شده است که هر کدام خاصیت منحصربه‌فردی به محصول نهایی می‌بخشند:

1. آکریلونیتریل (A): مقاومت شیمیایی و سختی
2. بوتادین (B): چقرمگی، مقاومت به ضربه و خواص لاستیکی
3. استایرن (S): جلای سطحی، سختی و قابلیت فرآیندپذیری

ساختار آن به این صورت است که زنجیره‌های کوپلیمر استایرن-آکریلونیتریل (SAN) بر روی زنجیره اصلی لاستیکی پلی‌بوتادین (PB) پیوند زده می‌شوند. این ساختار ترکیبی، ماده‌ای را خلق می‌کند که همزمان سخت، جلا، چقرمه و مقاوم به ضربه است. کاربرد ABS در صنعت خودرو (داشبورد، سپرها، قطعات داخلی) و در بدنه لوازم خانگی (مانند جاروبرقی و بدنه‌های مانیتور) بسیار رایج است.

لاستیک SBR (استایرن-بوتادین رابر)

لاستیک SBR (Styrene-Butadiene Rubber) یک مثال کلاسیک از کوپلیمر تصادفی است. این ماده که از کوپلیمریزاسیون استایرن و بوتادین (معمولاً به روش امولسیونی) به دست می‌آید، بخش عمده‌ای از صنعت تایرسازی را به خود اختصاص داده است. ترکیب بوتادین (خاصیت لاستیکی) و استایرن (افزایش مقاومت سایشی و استحکام)، آن را به گزینه‌ای ایده‌آل برای رویه تایرهای اتومبیل تبدیل کرده است.

لاستیک نیتریل (NBR) یا (آکریلونیتریل بوتادین)

لاستیک نیتریل (NBR)، یک کوپلیمر تصادفی دیگر از آکریلونیتریل و بوتادین است. در این ترکیب، بوتادین انعطاف‌پذیری لاستیکی را فراهم می‌کند و آکریلونیتریل مقاومت فوق‌العاده‌ای در برابر روغن‌ها، سوخت‌ها و گریس‌ها به آن می‌بخشد. به همین دلیل، NBR ماده انتخابی برای ساخت انواع واشر، درزگیر (Seal) و شلنگ‌هایی است که در معرض روغن‌های صنعتی یا سوخت خودرو قرار دارند، و همچنین در تولید دستکش‌های مقاوم پزشکی و صنعتی استفاده می‌شود.

کوپلیمر پلی پروپیلن (PP Copolymer)

همانطور که در بخش تفاوت هموپلیمر و کوپلیمر اشاره شد، کوپلیمر پلی پروپیلن برای رفع مشکل شکنندگی هموپلیمر PP در دمای پایین طراحی شد. این ماده معمولاً یک کوپلیمر تصادفی یا بلاکی از پروپیلن و مقدار کمی اتیلن است. حضور اتیلن در زنجیره، نظم بلوری پلیمر را مختل کرده و مانع از شکنندگی آن می‌شود. این ویژگی باعث شده تا PP کوپلیمر ماده اصلی در ساخت سپرهای خودرو، ظروف نگهداری مواد غذایی (که باید در فریزر مقاوم باشند) و جعبه‌های ابزار باشد.

پلی اتیلن وینیل استات (EVA)

EVA یک کوپلیمر تصادفی از اتیلن و وینیل استات است. پلی‌اتیلن به تنهایی ماده‌ای نسبتاً سفت و کدر است، اما افزودن وینیل استات به زنجیره، انعطاف‌پذیری، شفافیت و چسبندگی آن را به شدت افزایش می‌دهد.

بسته به درصد وینیل استات، کاربردهای EVA متفاوت است:

• درصد پایین: فیلم‌های بسته‌بندی انعطاف‌پذیر.
• درصد متوسط: ماده اصلی در چسب‌های کوپلیمری معروف به “چسب حرارتی” (Hot Melt).
• درصد بالا: زیره‌های نرم و ضربه‌گیر کفش‌های ورزشی و دمپایی‌ها.

پلیمر SAN (استایرن آکریلونیتریل)

پلیمر SAN یک کوپلیمر تصادفی شفاف از استایرن و آکریلونیتریل است. این ماده در مقایسه با هموپلیمر پلی‌استایرن (که شکننده و از نظر شیمیایی ضعیف است)، مقاومت حرارتی و مقاومت شیمیایی بسیار بهتری دارد و کمی سخت‌تر است. از SAN در ساخت ظروف شفاف آشپزخانه، بخش‌های شفاف لوازم خانگی (مانند آبمیوه‌گیری‌ها) و برخی قطعات خودرو استفاده می‌شود.

کاربرد کوپلیمرها در پزشکی

کاربرد کوپلیمرها در پزشکی یکی از پیشرفته‌ترین حوزه‌های کوپلیمریزاسیون است. از کوپلیمرهای بلاکی (Block Copolymers) به دلیل توانایی آن‌ها در “خودآرایی” (Self-assembly) برای ساخت نانوحامل‌های دارویی استفاده می‌شود. این حامل‌ها می‌توانند دارو را کپسوله کرده و به صورت هدفمند در بدن رها کنند (سیستم‌های رهایش دارو). همچنین، کوپلیمرهای زیست‌تخریب‌پذیر (مانند PLGA) در ساخت نخ‌های بخیه قابل جذب یا ایمپلنت‌های موقتی استفاده می‌شوند.

کاربرد کوپلیمرها در بسته بندی

در صنعت بسته‌بندی مدرن، به ندرت از یک لایه فیلم پلیمری استفاده می‌شود. کاربرد کوپلیمرها در بسته بندی اغلب به صورت فیلم‌های چندلایه است. از کوپلیمرها (مانند EVA یا کوپلیمرهای یونومر) به عنوان لایه‌های چسبنده میانی برای اتصال لایه‌های ناسازگار (مانند پلی‌اتیلن به آلومینیوم) یا به عنوان لایه‌های نفوذناپذیر در برابر اکسیژن (مانند EVOH) برای افزایش چشمگیر ماندگاری مواد غذایی استفاده می‌شود.

نحوه نام‌گذاری کوپلیمرها (Nomenclature)

با توجه به تفاوت‌های ساختاری عمیق بین انواع کوپلیمرها (مانند بلاکی و تصادفی)، یک سیستم نام‌گذاری استاندارد برای شناسایی دقیق آن‌ها ضروری است. انجمن بین‌المللی شیمی محض و کاربردی (IUPAC) قوانینی را برای این منظور تدوین کرده است تا از سردرگمی جلوگیری شود.

نام‌گذاری مبتنی بر منبع (Source-based Nomenclature)

ساده‌ترین و رایج‌ترین روش نام‌گذاری، «مبتنی بر منبع» است. در این روش، اسامی مونومرهای سازنده در داخل پرانتز و پس از پیشوند “پلی” (Poly) آورده می‌شوند.

برای یک کوپلیمریزاسیون عمومی از دو مونومر A و B، از فرمت استاندارد poly(A-co-B) استفاده می‌شود. پیشوند -co- در اینجا صرفاً نشان می‌دهد که این یک کوپلیمر است، اما نوع دقیق ساختار آن (تصادفی، بلاکی و…) را مشخص نمی‌کند. برای مثال، poly(styrene-co-butadiene) به سادگی نشان‌دهنده کوپلیمری از استایرن و بوتادین است.

کاربرد پیشوندهای ساختاری (-graft- , -block- , -alt- , -ran-)

برای نشان دادن دقیق ساختار کوپلیمر، IUPAC استفاده از پیشوندهای (infix) خاصی را بین نام مونومرها توصیه می‌کند:

• -ran- (Random): برای کوپلیمر تصادفی استفاده می‌شود.
  • مثال: poly(styrene-ran-butadiene)
• -alt- (Alternating): برای کوپلیمر متناوب به کار می‌رود.
  • مثال: poly(styrene-alt-maleic anhydride)
• -block- (Block): برای کوپلیمر بلاکی استفاده می‌شود.
  • مثال: poly(styrene-block-butadiene) (که نشان‌دهنده یک بلاک پلی‌استایرن متصل به یک بلاک پلی‌بوتادین است).
• -graft- (Graft): برای کوپلیمر پیوندی استفاده می‌شود. این نام‌گذاری کمی پیچیده‌تر است و نام زنجیره اصلی (Backbone) اول می‌آید.
  • مثال: poly(butadiene)-graft-poly(styrene-co-acrylonitrile) (این نام دقیق‌تر ABS است: زنجیره اصلی پلی‌بوتادین که زنجیره‌هایی از کوپلیمر استایرن-آکریلونیتریل به آن پیوند خورده‌اند).

تفاوت نام‌گذاری ABS به عنوان نام تجاری در برابر نام شیمیایی آن

یک نکته بسیار مهم، تفاوت بین نام‌های تجاری رایج و نام‌گذاری شیمیایی دقیق است. کوپلیمر ABS (آکریلونیتریل بوتادین استایرن) یک مثال بارز است.

“ABS” یک مخفف (Acronym) صنعتی و تجاری است که بر اساس حروف اول سه مونومر سازنده‌اش ساخته شده است. این نام به دلیل کوتاهی و سادگی، در سطح جهانی استفاده می‌شود.

در مقابل، نام شیمیایی دقیق آن بر اساس قوانین IUPAC (همانطور که در بخش قبل اشاره شد) poly(butadiene)-graft-poly(styrene-co-acrylonitrile) است. این نام طولانی به وضوح نشان می‌دهد که ABS یک کوپلیمر پیوندی است. استفاده از نام تجاری مانند ABS در صنعت بسیار رایج‌تر است، اما برای درک ساختار دقیق مولکولی، آشنایی با نام‌گذاری استاندارد ضروری است.