Неорганический полимер
В химии полимеров неорганический полимер представляет собой полимер со скелетной структурой , не включающей атомы углерода в основной цепи . [1] Полимеры, содержащие неорганические и органические компоненты, иногда называют гибридными полимерами . [2] и большинство так называемых неорганических полимеров являются гибридными полимерами. [3] Одним из наиболее известных примеров является полидиметилсилоксан , также известный как силиконовый каучук . Неорганические полимеры обладают некоторыми свойствами, отсутствующими у органических материалов, включая гибкость при низких температурах, электропроводность и негорючесть . [4] Термин «неорганический полимер» обычно относится к одномерным полимерам, а не к сильно сшитым материалам, таким как силикатные минералы . Неорганические полимеры с настраиваемыми или чувствительными свойствами иногда называют умными неорганическими полимерами . Особым классом неорганических полимеров являются геополимеры , которые могут быть антропогенными или природными.
Основная групповая магистраль
[ редактировать ]Традиционно в области неорганических полимеров основное внимание уделяется материалам, основная цепь которых состоит исключительно из элементов основной группы .
Гомоцепные полимеры
[ редактировать ]Гомоцепные полимеры имеют только один тип атома в основной цепи. [5] Одним из членов является полимерная сера, которая обратимо образуется при плавлении любого из циклических аллотропов, таких как S 8 . Органические полисульфиды и полисульфаны имеют короткие цепочки атомов серы, закрытые соответственно алкилом и H. Элементарный теллур и серый аллотроп элементарного селена также являются полимерами, хотя они не поддаются переработке.
Полимерные формы элементов IV группы хорошо известны. Основными материалами являются полисиланы , аналогичные полиэтилену и родственным органическим полимерам. Они более хрупкие, чем органические аналоги, и из-за большей продолжительности Связи Si-Si несут более крупные заместители. Поли(диметилсилан) получают восстановлением диметилдихлорсилана . [6] Пиролиз поли(диметилсилана) дает волокна SiC .
В некоторой степени известны и более тяжелые аналоги полисиланов. К ним относятся полигерманы , [R 2 Ge n ] и полистаннаны , [Р 2 Сн] н .
Гетероцепные полимеры
[ редактировать ]на основе Si
[ редактировать ]Гетероцепные полимеры имеют более одного типа атомов в основной цепи. Обычно вдоль основной цепи чередуются два типа атомов. Большой коммерческий интерес представляют полисилоксаны, в основной цепи которых присутствуют Si- и O-центры: −Si-O-Si-O- . Каждый Si-центр имеет два заместителя, обычно метил или фенил. Примеры включают полидиметилсилоксан (ПДМС, [Me 2 SiO] n ), полиметилгидросилоксан (ПМГС, [MeSi(H)O] n ) и полидифенилсилоксан [Ph 2 SiO] n ). [5] Родственными силаксанам являются полисилазаны . Эти материалы имеют основную формулу −Si-N-Si-N- . Одним из примеров является пергидридополисилазан PHPS. Подобные материалы представляют академический интерес.
P-основанный
[ редактировать ]Родственное семейство хорошо изученных неорганических полимеров — полифосфазены . Они имеют костяк −P-N-P-N- . Имея два заместителя у фосфора, они структурно подобны полисилоксанам. Такие материалы получаются путем полимеризации с раскрытием цикла гексахлорфосфазена с последующим замещением Группы P-Cl алкоксидами. Такие материалы находят специализированное применение в качестве эластомеров. [5]
B-основанный
[ редактировать ]Особенность бор - азотных полимеров −B-N-B-N- магистральные цепи. Примерами являются полиборазилены , [7] полиаминобораны . [8] [9]
S-основанный
[ редактировать ]Политиазилы основу имеют −S-N-S-N- . В отличие от большинства неорганических полимеров, в этих материалах отсутствуют заместители у атомов основной цепи. Такие материалы обладают высокой электропроводностью, и это открытие привлекло большое внимание в эпоху полиацетилена открытия . Он является сверхпроводящим при температуре ниже 0,26 К. [10]
Иономеры
[ редактировать ]Обычно к нейтральным неорганическим полимерам не относятся иономеры . К фосфорно-кислородным и бороксидным полимерам относятся полифосфаты и полибобораты.
Полимеры, содержащие переходные металлы
[ редактировать ]Неорганические полимеры также включают материалы с переходными металлами в основной цепи. Примерами являются полиферроцены , соль Крогмана и зеленая соль Магнуса .
Методы полимеризации
[ редактировать ]Неорганические полимеры, как и органические полимеры, образуются:
- Ступенчатая полимеризация : Полисилоксаны;
- Полимеризация с ростом цепи : Полисиланы;
- Полимеризация с раскрытием цикла : Поли(дихлорфосфазен).
Реакции
[ редактировать ]Неорганические полимеры являются предшественниками неорганических твердых веществ. Этот тип реакции иллюстрируется ступенчатым превращением аммиачного борана в дискретные кольца и олигомеры, которые при пиролизе дают нитриды бора. [7]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Интернет-исправленная версия: (2006–) « Неорганические полимеры ». дои : 10.1351/goldbook.IT07515
- ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн исправленная версия: (2006–) « Гибридные полимеры ». doi : 10.1351/goldbook.HT07556
- ^ Неорганические двумерные наноматериалы , редактор: Чанчжэн Ву, Королевское химическое общество, Кембридж, 2017.
- ^ Маннерс, Ян, «Полимеры и периодическая таблица: последние достижения в науке о неорганических полимерах», Angewandte Chemie, Международное издание на английском языке, 1996 г., том 35, 1603–1621. два : 10.1002/anie.199616021 .
- ^ Перейти обратно: а б с Марк, Дж. Э.; Олкок, HR; Уэст, Р. «Неорганические полимеры», Прентис Холл, Энглвуд, Нью-Джерси: 1992. ISBN 0-13-465881-7 .
- ^ Миллер, доктор медицинских наук; Михл (1989). «Polysilane High Polymers» J. Rev. Chem . 1989 (89): 1359–1410. doi : 10.1021/cr00096a006 .
- ^ Перейти обратно: а б С. Бернар; К. Саламе; П. Миле (2016). «Керамика нитрида бора из молекулярных предшественников: синтез, свойства и применение». Далтон Транс . 45 (3): 861–873. дои : 10.1039/c5dt03633j . ПМИД 26646607 .
- ^ ЭМ Лейтао; Т. Юрка; И. Манеры (2013). «Катализ на службе химии основной группы предлагает универсальный подход к молекулам и материалам с p-блоком». Природная химия . 5 (10): 817–829. дои : 10.1038/nchem.1749 . ПМИД 24056337 .
- ^ Х.К. Джонсон; Т. Н. Хупер; А. С. Веллер (2015). «Каталитическое дегидросочетание аминов-боранов и фосфин-боранов». Синтез и применение борорганических соединений . Темы металлоорганической химии. Том. 49. стр. 153–220. дои : 10.1007/978-3-319-13054-5_6 . ISBN 978-3-319-13053-8 .
{{cite book}}:|journal=игнорируется ( помогите ) - ^ М.М. Лабес; П. Любовь; Л. Ф. Николс (1979). «Нитрид полисеры — металлический сверхпроводящий полимер». хим. Откр. 79 (1): 1–15. дои : 10.1021/cr60317a002 .