Неорганические полимеры

Классификация по химическому составу

По составу полимеры делятся на:

• Гомоцепные (главная цепь состоит из атомов одной природы, например: полиэтилен, поливинилхлорид и др.);
• Гетероцепные (встречаются несколько атомов различной природы, н-р: полиэтиленоксид и др.);
• Гомополимеры (макромолекулы содержат одинаковые структурные звенья –n);
• Гетерополимеры (состоят из разных остатков мономеров). Такие полимеры называют также сополимеры. Различают сополимеры статистические (беспорядочно чередующиеся звенья),привитые (главная цепь – из одного мономера, а боковые цепи – длинные цепочки из другого мономера) иблоксополимеры (состоят из блоков макроцепей).

Полимеры бора

Если вас спросят о том, какие неорганические полимеры вам известны, смело отвечайте – полимеры бора (-BR-). Это достаточно обширный класс НП, широко применяемый в промышленности и науке.

Карбид бора – его формула правильнее выглядит так (B12C3)n. Его элементарная ячейка – ромбоэдрическая. Каркас образуют двенадцать ковалентно связанных атомов бора. А в середине его – линейная группа из трех ковалентно связанных атомов углерода. В результате образуется очень прочная конструкция.

Бориды – их кристаллы образованы подобно вышеописанному карбиду. Наиболее стойкий из них HfB2, который плавится только при температуре 3250 °C. Наибольшей химической стойкостью отмечается TaB2 – на него не действуют ни кислоты, ни их смеси.

Нитрид бора – его часто называют белым тальком за сходство. Это сходство действительно лишь внешнее. Структурно он аналогичен графиту. Получают его, нагревая бор или его оксид в атмосфере аммиака.

Особенности

Рассматриваемые материалы состоят из мономеров, представленных повторяющимися фрагментами структуры из нескольких атомов. Они соединяются в трехмерные структуры либо цепи разветвленной или линейной формы вследствие поликонденсации либо полимеризации. Нередко в строении они четко проявлены.

Следует сказать, что термин «полимеры» относится в основном к органическим вариантам, хотя существуют и неорганические соединения.

Принцип наименования рассматриваемых материалов состоит в присоединении приставки поли- к названию мономера.

Помимо макромолекул, большинство полимеров включает прочие вещества, служащие для улучшения функциональных характеристик путем модификации свойств. Они представлены:

• стабилизаторами (предотвращают реакции старения);
• наполнителями (включения различного фазового состояния, служащие для придания специфических свойств);
• пластификаторами (повышают морозостойкость, снижают температуру переработки и улучшают эластичность);
• смазками (позволяют избежать прилипания металлических элементов используемого в переработке оборудования);
• красителями (служат в декоративных целях и для создания маркировок);
• антипиренами (уменьшают горючесть некоторых полимеров);
• фунгицидами, антисептиками, инсектицидами (придают антисептические свойства и устойчивость к воздействию насекомых и грибковой плесени).

В природной среде рассматриваемые материалы формируются в организмах.

Кроме того, существуют близкие к полимерам по строению соединения, называемые олигомерами. Их отличия состоят в меньшем количестве звеньев и изменении исходных свойств при удалении или добавлении одного либо нескольких из них, в то время как параметры полимеров при этом сохраняются. К тому же нет однозначного мнения относительно отношений между данными соединениями. Одни считают олигомеры низкомолекулярными вариантами полимеров, другие — отдельным типом соединений, не относящимся к высокомолекулярным.

Механические свойства полимеров

Одна из основных особенностей полиме­ров состоит в том, что отдельные отрезки цепей (сегменты) могут перемещаться путем поворота вокруг связи и изменения угла (рис.3). Такое смещение, в отличие от растяжения связей при упругой деформации истинно твердых тел, не требует большой энергии и происходит при невысокой температуре.

В то же время большая длина искривленных и спиралеоб­разных молекул, их ветвление и взаимная сшивка затрудняют смещение, вследствие чего полимер приобретает свойства твер­дого тела.

Для некоторых полимеров в виде концентрированных раство­ров и расплавов характерно образование под действием поля (гравитационного, электростатического, магнитного) кристалличе­ской структуры с параллельной упорядоченностью макромолекул в пределах небольшого объема—домена.

Полимерам наряду с обычной упругой деформацией присущ ее оригинальный вид — высокоэластическая деформация, ко­торая становится преобладающей при повышении температуры. Переход из высокоэластического состояния в стеклообразное, ха­рактеризующеися лишь упругой деформацией, называется стекло­ванием. Ниже температуры стеклования Тст состояние полимера твердое, стекловидное, высокоупругое, выше—эластическое.

Если температура стеклования выше температуры эксплуатации, то по­лимер используется в стеклообразном состоянии, если Тст<Тэкс— в высокоэластическом. Температура стеклования разных полиме­ров находится в пределах 130…300 К. Для детальной характе­ристики полимеров в специальных условиях в справочной лите­ратуре приводятся также значения температур перехода в хруп­кое состояние и холодостойкость.

Рис.3. Вращение групп молекулы полимера – смена конформаций в молекуле этанаС2 Н6 .	Рис.4. Характер изменения удлинения во времени при постоянной нагрузке: а – модель Максвелла, б – модель Войта-Кельвина.

Для прочных (конструкционных) полимеров кривая растяже­ния подобна аналогичной кривой для металлов (рис.4). По зна­чению модуля упругости Е конструкционные полимеры делятся на четыре группы: жесткие E>104 МПа, полужесткие E=(5…10). 103 МПа, мягкие E=(1…5)*103 МПа.

Наиболее эла­стичные полимеры—эластомеры (каучуки) имеют модуль упру­гости E=10МПа. Как видно, даже высокомодульные полимеры уступают по жесткости металлам в десятки и сотни раз- Этот не­достаток удается в значительной мере преодолеть введением в полимер волокнистых и листовых наполнителей.

Особенность полимеров состоит также в том, что их прочност­ные свойства зависят от времени, т. е. предельная деформация устанавливается не сразу после приложения нагрузки. Такая за­медленная реакция их на механические напряжения объясняется инерционностью процесса смены конформаций, что можно пред­ставить с помощью модели (рис.4).

Для полимеров, находя­щихся в высокоэластическом состоянии, закон Гука в простей­шей форме неприменим, т. е. напряжение непропорционально де­формации. Поэтому обычные методы испытаний механических свойств применительно к полимерам могут давать неоднозначные результаты. По той же причине инженерных расчетных способов конструирования деталей из полимеров пока еще не существует и преобладает эмпирический подход.

Виды полимеров

По своему происхождению полимеры можно разделить на три типа:

природные. Природные или натуральные полимеры можно встретить в природе в естественных условиях. К этой группе относятся, например, янтарь, шелк, каучук, крахмал.

• синтетические. Синтетические полимеры получают в лабораторных условиях, синтезирует их человек. К таким полимерам относятся ПВХ, полиэтилен, полипропилен, полиуретан. эти вещества не имеют ни какого отношения к природе.
• искусственные. Искусственные полимеры отличаются от синтетических тем, что они синтезированы хоть и в лабораторных условиях, но на основе природных полимеров. К искусственным полимерам относится целлулоид, ацетатцеллюлоза, нитроцеллюлоза.

С точки зрения химической природы полимеры делятся на органические, неорганические и элементоорганические. Большая часть всех известных полимеров являются органическими. К ним относятся все синтетические полимеры. Основу веществ неорганической природы составляют такие элементы, как S, O, P, H и другие. Такие полимеры не бывают эластичными и не образуют макроцепей. Сюда относятся полисиланы, поликремниевые кислоты, полигерманы. К полимерам с элемнтоорганической природой относится смесь как органических, так и неорганических полимеров. Главная цепь – всегда неорганическая, боковые – органические. Примерами полимеров могут служить полисилоксаны, поликарбоксилаты, полиорганоциклофосфазены.

Все полимеры могут находится в разных агрегатных состояниях. Они могут быть жидкостями (смазки, лаки, клеи, краски), эластичными материалами (резина, силикон, поролон), а также твердыми пластмассами (полиэтилен, полипропилен).

Классификация синтетических полимеров

Существует несколько классификационных групп полимеров, в зависимости от определяющего признака. В первую очередь, это:

• Искусственные полимеры, созданные на основе природных органических полимеров (целлюлоза – целлулоид, каучук – резина);
• Синтетические полимеры, в основе которых синтез из низкомолекулярных соединений (стирол – полистирол, этилен – полиэтилен).

По химическому составу деление таково:

• Органические, имеющие в составе преимущественно углеводородные цепочки;
• Элементоорганические, включающие в органические цепочки неорганические атомы (кремний, алюминий). Наиболее яркий пример – кремнийорганические композиции.

В зависимости от типов цепочек молекулярного состава, можно указать следующие виды структуры полимеров:

• Линейные, у которых мономеры соединены в длинные прямые цепочки;
• Разветвленные;
• С сеточной структурой.

Варианты структуры полимеров

Все полимерные соединения по-разному характеризуются по отношению к температуре. Таким образом, их делят на две группы:

• Термопластичные, для которых воздействие температуры оказывает обратимые изменения – нагрев, плавление;
• Термореактивные, необратимо изменяющие свою структуру при нагреве. В большинстве случаев этот процесс происходит без стадии плавления.

Существует еще несколько типов классификации полимеров, к примеру, по полярности молекулярных цепочек. Но данная квалификация необходима только узким специалистам.

Многие типы полимеров используются в самостоятельном виде (полиэтилен, полиамид), но значительное количество применяется в качестве композиционных материалов, где выполняет роль связующего элемента между органической и неорганической основой – пластики на основе стеклянных или углеродных волокон. Часто можно встретить комбинацию полимер – полимер (текстолит, у которого полимерная ткань пропитана полимерным связующим).

Характеристики неорганических полимеров

При создании полимерных материалов за основу качеств конечного продукта берут:

• гибкость и эластичность;
• прочность на сжатие, кручение, разрыв;
• агрегатное состояние; температурная стойкость;
• электропроводность;
• способность пропускать свет и т.д.

при изготовлении берут чистое вещество, подвергают его специфическим процессам полимеризации, и на выходе получают синтетические (неорганические) полимеры, которые:

1. Выдерживают запредельные температуры.
2. Способны принимать изначальную форму после деформации под действием внешних механических сил.
3. Становятся стеклообразными при нагревании до критической температуры.
4. Способны менять структуру при переходе от объемной к плоскостной, чем обеспечивается вязкость.

Способность преобразовываться используется при формовом литье. После остывания неорганические полимеры твердеют, и приобретают также различные качества от прочного твердого до гибкого, эластичного. При этом обеспечивается экологическая безопасность, чем не может похвастаться обычный пластик. Полимерные материалы не вступают в реакцию с кислородом, а прочные связи исключают высвобождение молекул.

Сфера применения

Полимеры отличаются огромным разнообразием. С каждым годом ученые разрабатывают новые технологии, которые позволяют производить материалы с различными качественными показателями. И сейчас полимеры встречаются как в промышленности, так и в быту. Ни одно строительство не обходится без асбеста. Он присутствует в составе шифера, специальных труб и т.д. В качестве вяжущего элемента применяется цемент.

Силикон – отличный герметик, используемый строителями. Автостроение, производство промышленного оборудования, товаров народного потребления основано на полимерах, которые позволяют добиться высокой прочности, долговечности, герметичности.

А возвращаясь к асбесту, нельзя не упомянуть, что способность удерживать тепло позволило создать костюмы для пожарных.

Говоря об алмазах, принято отождествлять их с бриллиантами (обработанными алмазами). Некоторые неорганические полимеры не уступают этому природному кристаллу, что необходимо в различных промышленных сферах, и при производстве бриллиантов, в том числе. В виде крошки этот материал наносится на режущие кромки. В итоге получаются резцы, способные разрезать что угодно. Это отличный абразив, применяемый при шлифовании. Эльбор, боразон, киборит, кингсонгит, кубонит относятся к сверхпрочным соединениям.

Если требуется обработать металл или камень, применяются неорганические полимеры, изготовленные методом синтеза бора. Любой шлифовальный круг, продаваемый в строительных супермаркетах, имеет в своем составе этот материал. Для производства декоративных элементов используется, например, карбид селена. Из него получается аналог горного хрусталя. Но и этим перечень достоинств и список сфер применения не ограничен.

Фосфорнитридхлориды образуются при соединении фосфора, азота и хлора. Свойства могут меняться, и зависят от массы. Когда она велика, образуется аналог природного каучука. Только теперь он выдерживает температуру до 350 градусов. Под действием органических соединений реакций не наблюдается. А в допустимом температурном диапазоне свойства изделий не меняются.

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

Полимеры гомоцепи имеют только один вид атомов в основной цепи. 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.

Серый аллотроп селена состоит из спиральных цепочек атомов Se.

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 . Пиролиз поли (диметилсилана) дает волокна SiC .

В некоторой степени известны и более тяжелые аналоги полисиланов. К ним относятся (R ₂ Ge) _n и полистаннаны (R ₂ Sn) _n .

На основе Si

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 ). 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

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.

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

На основе S

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

Иономеры

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

Применение

Благодаря преимуществам полимерных материалов перед другими видами сырья, их использование с каждым годом становится более популярным. Применение полимеров встречается повсюду: в легкой и тяжелой индустрии, сельскохозяйственной и медицинской отрасли. Каждый день приходится сталкиваться с продукцией из полимерных материалов.

При строительстве зданий стали заменять металлические конструкции – пластиковыми. Это окна, армирующие сетки, а также приспособления и инструмент. Геосинтетические материалы широко используются при возведении дорог.

С помощью сеток из синтетических материалов изготавливают поддерживающую оснастку вьющимся растениям для сельского хозяйства. Устройство декоративных заборов с применением пластика также стало популярным благодаря устойчивости к коррозии, которой обладает полимерная сетка.

Геотекстиль и геомембрана используют при возведении бассейнов и искусственных водоемов. Такие полимеры защищают мембрану от грунта и обладают гидроизоляцией.

Упаковка различных товаров производится с помощью полимерных пленок и других видов упаковок, как в супермаркете, так и на рынке. Изготовление несущих конструкций авто- и мототехники позволяет облегчить вес транспортных средств и избежать пагубного воздействия коррозии.

Применение полимерных материалов в производстве и быту становится все популярнее с каждым годом. Низкая стоимость и желаемые технические параметры сырья постепенно вытесняют привычные изделия текстильной, строительной и даже металлургической промышленности. Удобство обработки и химические свойства полимерных изделий повышают качество и продлевают срок службы привычных предметов, создающих комфортные условия для активной жизнедеятельности человека.

Рейтинг: /5 –
голосов

Применение полимеров

Первые материалы из полимеров появились в начале ХХ века. Краски и пленки производились при обработке целлюлозы и отходов нефтепереработки. Благодаря этому открытию начало развиваться кино. Сейчас из пластика изготавливаются детские игрушки, синтетические ткани, прорезиненная подошва для обуви, спортивный инвентарь, компьютерная техника и др.

Без полимеров невозможно представить цивилизацию. Каждый из них особенен и применяется во многих сферах.

• Полиэтилен – упаковки, изоляция электропроводов, автомобильные детали, предохранение от коррозии нефтепроводов.
• Полистирол – игрушки, детали техники, внутренняя облицовка салонов машин и самолетов, фурнитура, внешние детали электроники, посуда.
• Поливинилхлорид – автомобильные детали, оборудование химической промышленности, искусственная кожа.
• Поликарбонат – детали для электроники и автомобилей, материалы для строительства.
• Эпоксидная смола – декоративные украшения, лаки, клей, ламинат.
• Полиэстер – лампы, мачты, средства защиты, корпуса летательных аппаратов и машин.

Ученые космической отрасли создали летательные ракеты и спутники на основе полипропилена. При лабораторных испытаниях оказалось, что низкая масса этого сырья без особых усилий помогает преодолеть притяжение Земли, и при больших температурных перепадах в агрессивной среде пластмасса не деформируется.

Будущее полимеров

Высокомолекулярные соединения – будущее человечества. Но они могут быть не только полезны, но и опасны для людей. На данный момент в мире стоит проблема с утилизацией пластика, который долго разлагается и выделяет токсины. Мусором питаются обитатели морей и океанов, что отрицательно сказывается на природе.

Ученые борются с проблемой выбрасываемого пластика и разрабатывают «умные высокомолекулярные соединения», которые могут изменять структуру и свойства в зависимости от окружающей среды. Полимеры являются объектом исследования ученых. На данный момент ведутся следующие разработки.

• Биоразлагаемые пленки, в состав которых входит кукурузный крахмал.
• Упаковки, меняющие цвет в зависимости от срока годности товара и разлагающиеся без вреда для природы.
• Эко-почва с гидрогелем для засушливых зон природного земледелия.
• Полимерные жидкости, изменяющие свойства в зависимости от окружающей среды.
• Фармацевтическая упаковка для доставки лекарственных средств непосредственно к больному органу внутри организма человека.

Человечество уже не может развиваться без полимерной продукции. Сейчас стоит вопрос о ее безопасности для экологии и переходе на новый уровень взаимодействия. Отказаться от пластика невозможно, но сократить его потребление и перейти на изделия из натуральных материалов возможно.

Виды полимеров

По своему происхождению полимеры можно разделить на три типа:

природные. Природные или натуральные полимеры можно встретить в природе в естественных условиях. К этой группе относятся, например, янтарь, шелк, каучук, крахмал.

• синтетические. Синтетические полимеры получают в лабораторных условиях, синтезирует их человек. К таким полимерам относятся ПВХ, полиэтилен, полипропилен, полиуретан. эти вещества не имеют ни какого отношения к природе.
• искусственные. Искусственные полимеры отличаются от синтетических тем, что они синтезированы хоть и в лабораторных условиях, но на основе природных полимеров. К искусственным полимерам относится целлулоид, ацетатцеллюлоза, нитроцеллюлоза.

С точки зрения химической природы полимеры делятся на органические, неорганические и элементоорганические. Большая часть всех известных полимеров являются органическими. К ним относятся все синтетические полимеры. Основу веществ неорганической природы составляют такие элементы, как S, O, P, H и другие. Такие полимеры не бывают эластичными и не образуют макроцепей. Сюда относятся полисиланы, поликремниевые кислоты, полигерманы. К полимерам с элемнтоорганической природой относится смесь как органических, так и неорганических полимеров. Главная цепь – всегда неорганическая, боковые – органические. Примерами полимеров могут служить полисилоксаны, поликарбоксилаты, полиорганоциклофосфазены.

Все полимеры могут находится в разных агрегатных состояниях. Они могут быть жидкостями (смазки, лаки, клеи, краски), эластичными материалами (резина, силикон, поролон), а также твердыми пластмассами (полиэтилен, полипропилен).

Химические свойства полимеров

Химические свойства полимеров отличаются от таковых у низкомолекулярных веществ. Это объясняется размером молекулы, наличием различных функциональных группировок в ее составе, общим запасом энергии активации.

В целом можно выделить несколько основных типов реакций, характерных для полимеров:

1. Реакции, которые будут определяться функциональной группой. То есть если в состав полимера входит группа ОН, характерная для спиртов, значит, и реакции, в которые они будут вступать, будут идентичны таковым у спиртов (дегидратация, окисление, восстановление, дегидрирование и так далее).
2. Взаимодействие с НМС (низкомолекулярными соединениями).
3. Реакции полимеров между собой с образованием сшитых сетей макромолекул (сетчатые полимеры, разветвленные).
4. Реакции между функциональными группировками в пределах одной макромолекулы полимера.
5. Распад макромолекулы на мономеры (деструкция цепи).

Все перечисленные реакции имеют в практике большое значение для получения полимеров с заранее заданными и удобными человеку свойствами. Химия полимеров позволяет создавать термоустойчивые, кислотно и щелочеупорные материалы, обладающие при этом достаточной эластичностью и стабильностью.

Умные фосфорные полимеры

Существует значительное количество фосфорных полимеров с основными цепями, варьирующимися от преимущественно фосфорных до преимущественно органических с фосфорными субъединицами. Было показано, что некоторые из них обладают интеллектуальными свойствами и представляют большой интерес из-за биосовместимости фосфора для биологических применений, таких как доставка лекарств, тканевая инженерия и восстановление тканей.

Полифосфаты

Полифосфат (PolyP) – неорганический полимер, состоящий из фосфатных субъединиц. Обычно он существует в своей депротонированной форме и может образовывать соли с физиологическими катионами металлов, такими как Ca 2+ , Sr 2+ и Mg 2+ . При добавлении соли к этим металлам он может избирательно вызывать регенерацию костей (Ca-PolyP), отверждение костей (Sr-PolyP) или регенерацию хряща (Mg-PolyP) в зависимости от металла, с которым он солится. Эта умная способность ослаблять тип ткани, регенерированной в ответ на различные катионы металлов, делает его многообещающим полимером для биомедицинских приложений.

Полифосфазены

Общий полифосфазен

Полифосфазен представляет собой неорганический полимер с основной цепью, состоящей из фосфора и азота, который также может образовывать неорганические гибридные полимеры с добавлением органических заместителей. Некоторые полифосфазены были созданы путем добавления боковых цепей сложного эфира аминокислот, так что их НКТР близка к температуре тела и, таким образом, они могут образовывать гель in situ после инъекции человеку, что делает их потенциально полезными для доставки лекарств. Они биоразлагаются до смеси фосфатов и аммиака с почти нейтральным pH, которая, как было показано, не токсична, и скорость их биоразложения можно регулировать добавлением различных заместителей: от полного разложения в течение нескольких дней с производными глицерина до биостойкости с помощью фторалкокси заместители.

Поли-ProDOT-Me ₂

Poly-ProDOT-Me ₂ – это неорганико-органический гибридный полимер на основе фосфора, который при соединении с пленкой V ₂ O ₅ дает материал, который меняет цвет при приложении электрического тока. Это «умное стекло» способно снизить пропускание света с 57% до 28% менее чем за 1 секунду, что намного быстрее, чем у имеющихся в продаже фотохромных линз .

Виды неорганических полимеров

Асбест — один из самых распространенных полимеров. По своей структуре это тонковолоконный материал – силикат. В своем составе он включает молекулы железа, магния, кальция и натрия. Производство этого полимера относится к числу вредных для человека, но изделия из него абсолютно безопасны.

Силикон также нашел свое применение благодаря тому, что по многим характеристикам превосходит природный каучук. Прочность и эластичность обеспечивает соединение кислорода и кремния. Полисиликонсан выдерживает механические, температурные, деформационные воздействие. При этом форма и структура остается неизменной.

Карбин пришел на смену алмазу. Он также прочен, что необходимо во многих отраслях промышленности. Для этого полимера характерна способность выдерживать температуру до 5 000 ºC. Особенность – увеличение электропроводности под воздействием световых волн.

Графит известен всем, кто когда-либо брал в руки карандаш. Особенность углеводородистых полимеров – плоскостная структура. Они проводят электрические разряды, тепло, но полностью поглощают световую волну.

Также производятся полимеры, в основе которых применен селен, бор и другие элементы, что обеспечивает разнообразие характеристик.

Магистраль основной группы

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

Гомочецепные полимеры

Полимеры гомоцепи имеют только один вид атомов в основной цепи. 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 и не поддаются переработке.

Серый аллотроп селена состоит из спиральных цепочек атомов Se.

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 содержат более крупные заместители. Поли (диметилсилан) получают восстановлением диметилдихлорсилана . 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 .

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 (PDMS, (Me ₂ SiO) _n ), полиметилгидросилоксан (PMHS (MeSi (H) O) _n ) и полидифенилсилоксан (Ph ₂ SiO) _n ). 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

Родственное семейство хорошо изученных неорганических полимеров – полифосфазены . Они имеют магистраль -P-N-P-N-. Имея два заместителя у фосфора, они структурно похожи на полисилоксаны. Такие материалы образуются путем полимеризации гексахлорфосфазена с раскрытием цикла с последующим замещением групп P-Cl на алкоксид. Такие материалы находят специализированное применение в качестве эластомеров.

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

S-основанный

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.

Иономеры

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

Основные характеристики (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Более распространенными являются гетероцепные полимеры, в которых происходит чередование электроположительных и электроотрицательных атомов, например B и N, P и N, Si и O. Получить гетероцепные неорганические полимеры (НП) можно с помощью реакций поликонденсации. Поликонденсация оксоанионов ускоряется в кислой среде, а поликонденсация гидратированных катионов – в щелочной. Поликонденсация может быть проведена как в растворе, так и в твердых веществах при наличии высокой температуры.

Многие из гетероцепных неорганических полимеров можно получить только в условиях высокотемпературного синтеза, например, непосредственно из простых веществ. Образование карбидов, которые являются полимерными телами, происходит при взаимодействии некоторых оксидов с углеродом, а также при наличии высокой температуры.

Длинные гомоцепные цепи (со степенью полимеризации n>100) образуют карбон и p-элементы VI группы: сера, селен, теллур.