Сополимеры

Сополимеры — это разновидность полимеров. Виды, строение, свойства сополимеров

Сополимеры

Обычный полимер — это длинная непрерывная молекула, состоящая из связанных между собой отдельных более мелких частей — мономеров. Если одну макромолекулу образует несколько разных видов единичных молекул, то это сополимер, сочетающий в себе два и более различных соединений.

Классифицировать их можно по строению и способу синтеза.

Регулярные сополимеры

Самый простой и понятный тип. В макромолекуле регулярного строения мономеры чередуются равномерно: 1-2-1-2-1-2…

По своим свойствам регулярные сополимеры значительно превосходят нерегулярные: они более термоустойчивы и обладают лучшими физико-механическими свойствами (эластичностью, прочностью и т.п.).

Общая характеристика сополимера, как правило, складывается из свойств соответствующих однородных полимеров и находится где-то посередине между ними. Преимущественный способ получения — сополиконденсация: при соединении двух различных молекул-мономеров выделяется одна молекула воды.

Наиболее важные в промышленности полимеры имеют именно стереорегулярную структуру. Чаще всего это синтетические сополимеры-каучуки, состоящие из бутадиена и еще одного или нескольких мономеров:

  • Бутадиен-стирольный каучук — продукт поликонденсации бутадиена и стирола (винилбензола).
  • Бутадиен-нитрильный каучук — существуют разновидности как нерегулярного, так и регулярного строения (последние, естественно, значительно лучше по качеству). Мономер составляют молекулы бутадиена и акрилонитрила.
  • Стирол-акриловый сополимер — это результат поликонденсации стирола и метакрилата, регулярная разновидность полимера.

Частным случаем регулярных сополимеров являются волокна.

Волокна — полимеры, получаемые органическим синтезом для использования в текстильной промышленности. Из синтетических волокон делают так называемые синтетические ткани. Они отличаются от натуральных лучшими механическими качествами (несминаемость, прочность, износостойкость, устойчивость к различным деформациям). Некоторые синтетические волокна являются сополимерами:

  • нейлон — продукт поликонденсации гексаметилендиамина и адипиновой кислоты;
  • лавсан — мономер, который состоит из сконденсированных этиленгликоля и терефталевой кислоты.

Статистические сополимеры

Их получают таким же образом с различием в том, что в образовавшейся структуре мономеры не имеют строгого порядка чередования, а расположены случайным образом.

В таком случае записывают не общую форму нового мономера, а указывают процентное содержание молекул каждого вида.

Зачастую в статистическом сополимере может быть два-три основных мономера и еще несколько, чье содержание колеблется в пределах 1-5 % — они используются для стабилизации и других небольших корректировок свойств полимера.

Первый искусственный каучук имел нерегулярную структуру. Единственный мономер — бутадиен — находился в цепи в разных конфигурациях; имелось беспорядочное чередование его цис- и трансизомеров, в то время как натуральный каучук содержит почти один лишь цис-бутадиен.

Сейчас большинство синтезируемых каучуков с добавками являются статистическими сополимерами. Это фторкаучуки, бутилкаучук, состоящий из сополимеризованных изобутилена и 1-5 % изопрена, каучуки с добавлением винилхлорида, стирола, акрилонитрила и других образующих полимеры соединений.

Есть еще такой полимер, называющийся каучуком, но не содержащий в своем составе бутадиена или изопрена. Это сополимер полипропилена и полиэтилена, этилен-пропиленовый каучук.

Состоит он, как можно догадаться, из мономеров этилена и пропилена, содержащего от 40 до 70 % молярной массы этилена.

Блоксополимеры

Этот вид сополимеров характерен тем, что в конечной структуре мономеры не перемешаны друг с другом, а составляют блоки. Каждый блок — это одно вещество, находящееся в таком количестве, чтобы полностью отразить все свойства своего обыкновенного полимера. Иногда между различными блоками может находиться одна молекула другого соединения — сшивающий агент.

Блоксополимерами являются так называемые термоэластопласты.

Это соединения блоков термопластов — полистрирола, полиэтилена или полипропилена — и эластомеров — бутадиеновых и изопреновых полимеров, их статистических сополимеров со стиролом, уже известного нам сополимера этилена с пропиленом.

В нормальных условиях термоэластопласты подобны эластомерам по своим механическим свойствам, а при высоких температурах превращаются в пластическую массу и могут подвергаться переработке так же, как и термопласты.

Привитые сополимеры

В привитых сополимерах содержатся кроме основной группы дополнительные ответвления — цепи из других мономеров, короче, чем длина основной цепи. Ответвления могут крепиться на молекулы промежуточной группы.

Для получения привитого сополимера необходима сначала уже готовая цепь основного полимера. Далее боковую цепь к ней можно «пришить» двумя разными способами: либо ввести в реакции мономер, который при определенных условиях полимеризуется и прикрепляется в виде цепочки к основному полимеру, либо «посадить» уже готовую недлинную цепь (олигомер) на основной полимер через промежуточную группу.

Привитые сополимеры получают для осуществления направленной модификации полимера основной цепи. Используется такое свойство, как аддитивность свойств привитых сополимеров: их физико-механические характеристики определяются одновременно полимерами и основной, и боковой цепи.

Сополимеры в косметике

Сополимеры

Возьмите наугад с полки в ванной комнате крем, шампунь, кондиционер, молочко, тушь для ресниц, лак для ногтей и прочтите список ингредиентов на этикетки.

Вы обязательно найдете среди множества названий химических соединений парочку сополимеров.

Сополимеры – огромный класс молекул, представляющие собой разновидность полимеров, молекулярные цепочки которых состоят из двух или более различных структурных звеньев разных типов.

Сополимеры в косметике – большие молекулы, которые могут выполнять в составе косметического средства самые разнообразные задачи. Эти распространенные компоненты вводятся в состав средств по уходу за кожей, волосами и декоративной косметики с совершенно различными целями.

Например, одна из главнейших задач средств по уходу за кожей – обеспечить оптимальный уровень увлажнения рогового слоя эпидермиса, максимально поддерживая упругость и тургор кожи. Сополимеры в косметике прежде всего помогают справиться с этой первостепенной задачей.

Многие их сополимеров в косметике позволяют добиться оптимального уровня увлажненности кожи, действуя сразу на нескольких уровнях. Многие подобные ингредиенты и помогают поддерживать оптимальное состояние кожи, обеспечивает ее здоровье и свежесть.

Формулы различных сополимеров конструируются учетом механизме действия ряда натуральных макромолекул, в ней также применяются технологии контролируемого высвобождения активных ингредиентов. В целом сополимеры в косметике – это настолько обширный класс косметических ингредиентов, что о них можно писать трактаты. Здесь же мы рассмотрим самые распространенные случаи.

Разные сополимеры – разный эффект

Функции сополимеров в косметике фактически неограниченные, это объясняет их распространенность и незаменимость. Давайте рассмотрим более подробно основные задачи, которые выполняют сополимеры к косметике, а также примеры активных веществ, которые относятся к этому глобальному классу ингредиентов.

  • Структурирующие агенты – эти сополимеры увеличивают жесткость продукта. Примеры структурирующих агентов включают природные и синтетические воски, ланолин, длинноцепочечные жирные спирты и триглицериды. Популярный компонент, полиальфаолефин (ПАО) используется в декоративной косметике, например, тенях для век и помадах. Стеарат гликоля добавляют в такие продуты чтобы получить эффект жемчужного оттенка. Полиуретаны вводят в тушь для ресниц, так как они образуют прочные пленки.
  • Загустители. Сополимеры используются для изменения реологических свойств косметических средств, то есть для увеличения вязкости, желирования. С этой целью могут быть использованы природные полимеры, такие как крахмал, ксантан или гуаровая камедь, каррагинан, альгинаты, полисахариды, пектин, желатин, агар-агар, производные целлюлозы. Из синтетических сополимеров для желирования применяют наиболее популярные полиакрилат и полиакриламид.
  • Пленкообразующие агенты представляют собой группу химических веществ, которые при нанесении на их поверхность (кутикула волоса или кожа) оставляют гибкое и достаточно плотное непрерывное покрытие. Например, с этой целью в продукты для волос обычно вводят катионные полимеры, так волосы несут отрицательный заряд.
  • Системы доставки. Сополимеры в косметике иногда выступают не как основные компоненты – они, подобно наночастицам и липосомам могут служить системами доставки для активных косметических компонентов. В частности, в некоторых продуктах полимеры способствуют проникновению таких ценных компонентов, как натуральные антиоксиданты (витамины С и Е), экстракты виноградных косточек, конского каштана, сельдерея или огурца и пр. Сополимеры используются для продления действия противомикробных веществ. В качестве систем доставки наряду с природными сополимерами используются и синтетические, например, бутилированный гидроксианизол. Полимерные носители могут физически захватывать активный компонент, сохраняя свою и его биологическую стабильность. В других случаях активный компонент могут включить в часть полимерной цепи или ее боковой группы для «сохранности»: в процессе использования продукта активный компонент высвобождается путем гидролиза и уже проникает в кожу самостоятельно. Например, салициловую кислоту (BHA) добавляют в основную цепь эфира полиангидрида – при нанесении на кожу BHA высвобождается в течение короткого времени.

Сополимеры в косметике: натуральные, синтетические и комбинированные

Природные сополимеры, которые широко применяются в производстве косметики, включают полисахариды, такие как крахмал и производные целлюлозы, природные камеди, а также ряд гидролизованных белков. Синтетические чистые полимеры – поливинилпирролидон, ацетаты, полиакрилаты и полиметакрилаты, полиуретаны и силиконы.

В последнее время биотехнологи начали комбиновать натуральные и синтетические полимеры в более сложные структуры.

Как пример такого сложного сополимера можно привести относительно новый активный ингредиент PatcH20™, который был не так давно был разработан специалистами косметического подразделения химического концерна BASE, одного из ведущих производителей сырья для косметической промышленности.

Полные сводные технические данные сополимера (наименования компонентов по INCI): вода, глицерин, трегалоза, мочевина, серин, пентилен гликоль, глицерил полиакрилат, альгин, каприлилгликоль, гиалуронат натрия, пуллулан, динатрий фосфат, фосфат калия.

PatcH20 представляет собой молекулярную сеть природных биополимеров в сочетании с увлажняющим комплексом, включающим глицерин, серин, трегалозу и мочевину. PatcH20 – своеобразная сенсация в сфере продуктов для увлажнения кожи, так как обладает уникальным механизмом действия. Этот крупный сополимер обеспечивает длительное увлажнение путем сложного связывания воды в роговом слое эпидермиса.

Комбинация гиалуроновой кислоты, полисахаридов морских водорослей и природного глюкана (вещество, так же известное как пуллулан), образует на поверхности кожи уникальное молекулярную сеть, которая действует как защитная пленка, уменьшающая испарение влаги. Микросеть сополимера насыщена увлажняющим комплексом, который постепенно высвобождается в глубине рогового слоя, добиваясь оптимального уровня увлажнения кожи.

Силиконовые сополимеры

Так называемые силиконы – ключевые ингредиенты средств личной гигиены и косметической продукции. Силиконовые сополимеры, которые используются во многих новых косметических средствах, присутствующих на рынке, позволяют их создателям проявить гибкость и творческий подход в формулировании рецептур.

В последнее время биотехнологи создают новые поколения силиконовых сополимеров – кополиолы, которые применяются в косметической промышленности для того чтобы улучшить продукты, например, очищающие свойства мыла, увлажняющий эффект крема или смягчающие характеристики шампуня.

Самые новые разработки включают в себя сочетания гидрофобных и гидрофильных полимеров в один блок и ветвящиеся молекулы, которые вводят в основу термочувствительных систем.

Силиконы отвечают за множество функций и характеристик самой разной косметики и, несмотря на различные слухи, в целом признаны веществами, безопасными для наружного использования.
Поделиться:
Нет комментариев

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.

×
Рекомендуем посмотреть