Блоксополимеры

Блоксополиме́ры, линейные сополимеры, макромолекулы которых состоят из чередующихся блоков различного состава или строения, ковалентно связанных в единую цепь; общая формула

${\displaystyle (A)_{n}-(B)_{m}-...-(C)_{l}}$,

где ${\displaystyle {\text{A, B, C}}}$ – мономерные звенья, ${\displaystyle n,m,l}$ – число мономерных звеньев в блоке. Наиболее изучены диблоксополимеры состава ${\displaystyle (A)_{n}-(B)_{m}}$ и мультиблоксополимеры, в которых блоки из мономерных звеньев ${\displaystyle A}$ чередуются с блоками из звеньев ${\displaystyle B}$.

Блоксополимеры получают: с использованием реакций макромолекул, содержащих концевые функциональные группы; путём полимеризации на макромолекулярном инициаторе с одной или двумя активными концевыми группами; путём последовательной полимеризации различных мономеров (метод «живой» полимеризации).

Наибольшее практическое значение имеют блоксополимеры этиленоксида и пропиленоксида (плюроники), а также блоксополимеры, содержащие блоки полистирола и различных эластомеров (например, полибутадиена, полиизопрена), являющиеся термоэластопластами.

Блоксополимеры, как правило, сочетают свойства полимеров, составляющих блоки. Расслоение твёрдых блоксополимеров с выделением макроскопических фаз на основе отдельных компонентов (блоков) невозможно из-за наличия ковалентных связей между блоками. Однако может происходить микрофазное расслоение блоксополимеров с образованием доменов, обогащённых мономерными звеньями одного сорта. Размер доменов зависит от длины блоков и может изменяться от 5 до 50 нм. Морфология доменной структуры обусловлена соотношением длин блоков; например, для монодисперсного диблоксополимера при значительной сегрегации (расслоении) возможно образование сферических или цилиндрических мицелл одного из блоков в матрице другого блока либо слоевой структуры чередующихся доменов из двух различных блоков. Термодинамическому равновесию отвечает организация сферических мицелл в объёмноцентрированную кубическую структуру, цилиндрических мицелл – в гексагональную. Таким образом, при микрофазном расслоении блоксополимеров образуются регулярные наноструктуры, что используют для создания материалов с особыми механическими свойствами. Так, на основе блоксополимеров, в которых чередуются стеклообразные и высокоэластичные домены, получают ударопрочные пластики; микрорасслоённые блоксополимеры используют для создания мембран с селективной проницаемостью для газов и пр.

В селективных растворителях, хорошо растворяющих блоки одного состава и плохо растворяющих блоки другого состава, макромолекулы блоксополимеров образуют агрегаты и мицеллы. Например, для диблоксополимеров в растворах характерно образование термодинамически устойчивых сферических мицелл с «ядром» из плохорастворимых блоков и «короной» из хорошорастворимых блоков. Размер таких мицелл зависит от длины блоков и обычно составляет 10–100 нм. Мицеллы на основе плюроников в водных средах используют как носители для направленного транспорта лекарственных препаратов.

Многие блоксополимеры обладают поверхностно-активными свойствами. При наличии границы раздела двух жидкостей, проявляющих сродство к мономерам двух различных блоков, блоксополимеры адсорбируются на границе, уменьшая межфазное поверхностное натяжение. Поверхностную активность блоксополимеров используют для улучшения совместимости полимерных смесей; например, блоксополимеры с блоками из мономерных звеньев А и В добавляют к расслоённой смеси гомополимеров, построенных из этих же мономерных звеньев.