Неорганический полимер - Inorganic polymer

Неорганический полимер (SN)Икс

An неорганический полимер это полимер со скелетной структурой, не включающей углерод атомы в позвоночнике.[1] Полимеры, содержащие неорганические и органические компоненты, иногда называют гибридные полимеры,[2] и большинство так называемых неорганических полимеров являются гибридными полимерами.[3] Один из самых известных примеров - полидиметилсилоксан, иначе известный как резинка. Неорганические полимеры обладают некоторыми свойствами, которых нет в органических материалах, включая низкотемпературную гибкость, электропроводность и негорючесть.[4] Период, 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 умные неорганические полимеры. Особый класс неорганических полимеров - это геополимеры, которые могут быть антропогенными или естественными.

Магистраль основной группы

Традиционно в области неорганических полимеров основное внимание уделяется материалам, в которых основная цепь состоит исключительно из элементы основной группы.

Гомочецепные полимеры

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 S8. 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 и не поддаются переработке.

Серый аллотроп селена состоит из спиральных цепочек атомов Se.

Полимерные формы элементов IV группы хорошо известны. Лучшие материалы полисиланы, которые аналогичны полиэтилен и родственные органические полимеры. Они более хрупкие, чем органические аналоги, и из-за более длинных связей Si – Si содержат более крупные заместители. Поли (диметилсилан) получают восстановлением диметилдихлорсилан.[6] Пиролиз поли (диметилсилана) дает SiC волокна.

В некоторой степени известны и более тяжелые аналоги полисиланов. К ним относятся полигерманы, (Р2Ge)п, и полистаннаны, (Р2Sn)п.

Гетероцепные полимеры

На основе Si

Гетероцепочечные полимеры имеют более одного типа атомов в основной цепи. Обычно вдоль основной цепи чередуются два типа атомов. 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 (ПДМС, (Я2SiO)п), полиметилгидросилоксан (PMHS (MeSi (H) O)п) и полидифенилсилоксан (Ph2SiO)п).[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 на основе

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 образуются путем полимеризации с раскрытием кольца гексахлорфосфазен с последующим замещением групп P-Cl алкоксидом. Такие материалы находят специализированное применение в качестве эластомеров.[5]

Общая структура полифосфазена
Общая структура полифосфазенов. Серые сферы представляют любую органическую или неорганическую группу.

На основе B

Бор –азот полимеры имеют скелеты -B-N-B-N-. Примеры полиборазилены,[7] полиаминобораны.[8][9]

S-основанный

В политиазилы имеют основу -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 то время, когда полиацетилен был открыт. это сверхпроводящий ниже 0,26 К.[10]

Иономеры

Обычно к неорганическим полимерам с нейтральным зарядом относятся: иономеры. Фосфор-кислородные и бор-оксидные полимеры включают полифосфаты и полибораты.

Полимеры, содержащие переходные металлы

Неорганические полимеры также включают материалы с переходные металлы в позвоночнике. Такие материалы редко поддаются обработке. Примеры Соль Крогмана и Зеленая соль Магнуса.

Зеленая соль Магнуса, который не является солью, имеет одномерную цепочку слабых связей Pt – Pt.

Методы полимеризации

Неорганические полимеры, как и органические полимеры, образуются:

Реакции

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]

Рекомендации

  1. ^ ИЮПАК, Сборник химической терминологии, 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) "неорганические полимеры ". Дои:10.1351 / goldbook.IT07515
  2. ^ ИЮПАК, Сборник химической терминологии, 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) "гибридные полимеры ". Дои:10.1351 / goldbook.HT07556
  3. ^ Неорганические двумерные наноматериалы, Редактор: Чангжэн Ву, Королевское химическое общество, Кембридж, 2017 г.
  4. ^ 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. Дои:10.1002 / anie.199616021.
  5. ^ а б c Mark, J. E .; Allcock, H.R .; Уэст Р. «Неорганические полимеры», Прентис Холл, Энглвуд, Нью-Джерси: 1992. ISBN  0-13-465881-7.
  6. ^ Miller, R.D .; Michl. "Высокополисилановые полимеры" J ". Chem. Rev. 1989 (89): 1359–1410. Дои:10.1021 / cr00096a006.
  7. ^ а б С. Бернар; К. Саламе; П. Миле (2016). «Керамика из нитрида бора из молекулярных прекурсоров: синтез, свойства и применение». Далтон Транс. 45: 861–873. Дои:10.1039 / c5dt03633j.
  8. ^ Э. М. Лейтао; 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. Дои:10.1038 / nchem.1749.
  9. ^ Х. К. Джонсон; Т. Н. Хупер; Веллер А.С. (2015). «Каталитическое дегидросоединение амина-борана и фосфина-борана». Вершина. Органомет. Chem. 49: 153–220. Дои:10.1007/978-3-319-13054-5_6.
  10. ^ М. М. Лабес; П. Любовь; Л. Ф. Николс (1979). «Нитрид полисеры - металлический сверхпроводящий полимер». Chem. Ред. 79 (1): 1–15. Дои:10.1021 / cr60317a002.

внешняя ссылка