Oorganisk polymer
En oorganisk polymer är en polymer med en skelettstruktur som inte innehåller kolatomer i ryggraden. Polymerer som innehåller oorganiska och organiska komponenter kallas ibland hybridpolymerer , och de flesta så kallade oorganiska polymererna är hybridpolymerer. Ett av de mest kända exemplen är polydimetylsiloxan , annars känt som silikongummi . Oorganiska polymerer erbjuder vissa egenskaper som inte finns i organiska material, inklusive lågtemperaturflexibilitet, elektrisk ledningsförmåga och obrännbarhet. Termen oorganisk polymer hänvisar generellt till endimensionella polymerer, snarare än till kraftigt tvärbundna material såsom silikatmineraler. Oorganiska polymerer med avstämbara eller responsiva egenskaper kallas ibland smarta oorganiska polymerer . En speciell klass av oorganiska polymerer är geopolymerer , som kan vara antropogena eller naturligt förekommande.
Huvudgruppens ryggrad
Traditionellt fokuserar området för oorganiska polymerer på material där ryggraden uteslutande består av huvudgruppselement .
Homokedjepolymerer
Homokedjepolymerer har bara en sorts atom i huvudkedjan. En medlem är polymert svavel, som bildas reversibelt vid smältning av någon av de cykliska allotroperna, såsom S8 . Organiska polysulfider och polysulfaner har korta kedjor av svavelatomer, täckta med alkyl respektive H. Elementärt tellur och den grå allotropen av elementärt selen är också polymerer, även om de inte är bearbetningsbara.
Polymera former av grupp IV-elementen är välkända. De främsta materialen är polysilaner , som är analoga med polyeten och relaterade organiska polymerer. De är ömtåligare än de organiska analogerna och, på grund av de längre Si-Si-bindningarna, bär de större substituenter. Poly(dimetylsilan) framställs genom reduktion av dimetyldiklorsilan . Pyrolys av poly(dimetylsilan) ger SiC- fibrer.
Tyngre analoger av polysilaner är också kända i viss utsträckning. Dessa inkluderar polygermaner, (R2Ge ) n och polystannaner , ( R2Sn ) n .
Heterokedjepolymerer
Si-baserad
Heterokedjepolymerer har mer än en typ av atom i huvudkedjan. Vanligtvis alternerar två typer av atomer längs huvudkedjan. Av stort kommersiellt intresse är polysiloxanerna, där huvudkedjan har Si- och O-centra: −Si−O−Si−O−. Varje Si-centrum har två substituenter, vanligtvis metyl eller fenyl. Exempel inkluderar polydimetylsiloxan (PDMS, (Me2SiO ) n ) , polymetylhydrosiloxan (PMHS (MeSi(H)O) n ) och polydifenylsiloxan (Ph2SiO ) n ) . Besläktade med siloxanerna är polysilazanerna . Dessa material har ryggradsformeln −Si−N−Si−N−. Ett exempel är perhydridopolysilazan PHPS. Sådant material är av akademiskt intresse.
P-baserad
En besläktad familj av väl studerade oorganiska polymerer är polyfosfazenerna . De har ryggraden −P−N−P−N−. Med två substituenter på fosfor är de strukturellt lika relaterade till polysiloxanerna. Sådana material genereras genom ringöppningspolymerisation av hexaklorfosfazen följt av substitution av P−Cl-grupperna med alkoxid. Sådana material finner speciella tillämpningar som elastomerer.
B-baserad
Bor – kvävepolymerer har −B−N−B−N− ryggrader. Exempel är polyborazylener , polyaminoboraner.
S-baserad
Polytiazylerna har ryggraden −S−N−S−N− . Till skillnad från de flesta oorganiska polymerer saknar dessa material substituenter på huvudkedjans atomer. Sådana material uppvisar hög elektrisk ledningsförmåga, ett fynd som väckte stor uppmärksamhet under den tid då polyacetylen upptäcktes. Den är supraledande under 0,26 K.
jonomerer
Vanligtvis inte klassificerade med laddningsneutrala oorganiska polymerer är jonomerer . Fosfor-syre- och boroxidpolymerer inkluderar polyfosfater och polyborater.
Övergångsmetallhaltiga polymerer
Oorganiska polymerer inkluderar även material med övergångsmetaller i ryggraden. Exempel är Polyferrocener , Krogmanns salt och Magnus grönsalt .
Polymerisationsmetoder
Oorganiska polymerer bildas, liksom organiska polymerer, av:
- Steg-tillväxtpolymerisation : Polysiloxaner;
- Kedjetillväxtpolymerisation : Polysilaner;
- Ringöppningspolymerisation : Poly(diklorfosfazen).
Reaktioner
Oorganiska polymerer är prekursorer till oorganiska fasta ämnen. Denna typ av reaktion illustreras av den stegvisa omvandlingen av ammoniakboran till diskreta ringar och oligomerer, som vid pyrolys ger bornitrider.