Неорганический полимер представляет собой полимер с скелетной структурой , которая не включает в себя углеродные атомы в основной цепи. [1] Полимеры , содержащие неорганические и органические компоненты , которые иногда называют гибридные полимеры , [2] , и большинство так называемые неорганические полимеры представляют собой гибридные полимеры. [3] Одним из наиболее известных примеров является полидиметилсилоксан , также известный как силиконовый каучук . Неорганические полимеры обладают некоторыми свойствами, которых нет в органических материалах, включая низкотемпературную гибкость, 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 интеллектуальными неорганическими полимерами . Особым классом неорганических полимеров являются геополимеры , которые могут быть антропогенными или естественными.
Магистраль основной группы [ править ]
Традиционно в области неорганических полимеров основное внимание уделяется материалам, в которых основная цепь состоит исключительно из элементов основной группы .
Полимеры гомоцикла [ править ]
Полимеры гомоцепи имеют только один вид атомов 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 содержат короткие цепочки атомов серы, закрытые соответственно алкилом и Н. Элементарный теллур и серый аллотроп элементарного селена также являются полимерами, хотя их нельзя перерабатывать.
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 более длинных связей 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 (R 2 Sn) n .
Полимеры Heterochain [ править ]
На основе Si [ править ]
Гетероцепочечные полимеры имеют более одного типа атомов в основной цепи. Обычно вдоль основной цепи чередуются атомы двух типов. Большой коммерческий интерес представляют полисилоксаны, основная цепь которых состоит из центров Si и O: −Si − O − Si − O−. Каждый центр Si имеет два заместителя, обычно метил или фенил. Примеры включают полидиметилсилоксан (PDMS, (Me 2 SiO) n ), полиметилгидросилоксан (PMHS (MeSi (H) O) n ) и полидифенилсилоксан (Ph 2 SiO) n ). [5] К силоксанам относятся полисилазаны.. Эти материалы имеют формулу основной цепи -Si-N-Si-N-. Одним из примеров является пергидридополисилазан PHPS. Подобные материалы представляют академический интерес.
P-based [ править ]
Родственным семейством хорошо изученных неорганических полимеров являются полифосфазены . Они имеют магистраль -P-N-P-N-. Имея два заместителя у фосфора, они структурно похожи на полисилоксаны. Такие материалы получают полимеризацией гексахлорфосфазена с раскрытием цикла с последующим замещением групп P-Cl на алкоксид. Такие материалы находят специализированное применение в качестве эластомеров. [5]
На основе B [ править ]
Бора - азот полимеры имеют -B-N-B-N- скелеты. Примерами являются полиборазилены , [7] полиаминобораны . [8] [9]
На основе S [ править ]
В polythiazyls есть основа -S-N-S-N-. В отличие от большинства неорганических полимеров, в этих материалах отсутствуют заместители у атомов основной цепи. Такие материалы обладают высокой электропроводностью - открытие, которое привлекло большое внимание в эпоху открытия полиацетилена . Он сверхпроводящий ниже 0,26 К. [10]
Иономеры [ править ]
Обычно к неорганическим полимерам с нейтральным зарядом не относятся иономеры . Фосфорно-кислородные и бор-оксидные полимеры включают полифосфаты и полибораты.
Полимеры, содержащие переходные металлы [ править ]
Неорганические полимеры также включают материалы с переходными металлами в основной цепи. Редко такие материалы обрабатываются. Примеры - соль Крогмана и зеленая соль Магнуса .
Методы полимеризации [ править ]
Неорганические полимеры, как и органические полимеры, образуются:
- Ступенчатая полимеризация : полисилоксаны;
- Цепная полимеризация : полисиланы;
- Полимеризация с раскрытием кольца : Полидихлорфосфазен.
Реакции [ править ]
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 [ править ]
- ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн-исправленная версия: (2006–) « Неорганические полимеры ». DOI : 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: Чангжэн Ву, Королевское химическое общество, Кембридж, 2017.
- ^ Маннерс, Ян, «Полимеры и периодическая таблица: последние достижения в науке о неорганических полимерах», Angewandte Chemie, International Edition на английском языке 1996 г., том 35, 1603–1621. DOI : 10.1002 / anie.199616021 .
- ^ a b c Марк, JE; Оллкок, HR; Уэст Р. «Неорганические полимеры», Прентис Холл, Энглвуд, Нью-Джерси: 1992. ISBN 0-13-465881-7 .
- ^ Миллер, РД; Michl. "Полисилан Полимеры" J». Chem Ред. . 1989 (89):. 1359-1410 DOI : 10.1021 / cr00096a006 .
- ^ а б С. Бернар; К. Саламе; П. Миле (2016). «Керамика из нитрида бора из молекулярных прекурсоров: синтез, свойства и применение». Dalton Trans . 45 : 861–873. DOI : 10.1039 / c5dt03633j .
- ^ EM Leitao; Т. Юрка; И. Маннерс (2013). «Катализ на службе основной химии группы предлагает универсальный подход к молекулам и материалам p-блока». Химия природы . 5 : 817–829. DOI : 10.1038 / nchem.1749 .
- ^ ХК Джонсон; TN Hooper; А.С. Веллер (2015). «Каталитическое дегидросоединение амина-борана и фосфина-борана». Вершина. Органомет. Chem . 49 : 153–220. DOI : 10.1007 / 978-3-319-13054-5_6 .
- ^ MM Labes; П. Любовь; Л. Ф. Николс (1979). «Нитрид полисеры - металлический сверхпроводящий полимер». Chem. Откровение 79 (1): 1–15. DOI : 10.1021 / cr60317a002 .
Внешние ссылки [ править ]
- Полимерная структура