ΧΗΜΕΙΑ ΑΝΟΡΓΑΝΩΝ ΠΟΛΥΜΕΡΩΝ ΠΥΡΙΤΙΟΥΧΑ ΠΟΛΥΜΕΡΗ ΚΥΡΙΑΚΑΚΗΣ ΕΜΜΑΝΟΥΗΛ 15/5/2002

ΕΙΣΑΓΩΓΗ Πολυμερές είναι μια ουσία, τα μόρια της οποίας αποτελούνται από την επανάληψη ενός ή περισσότερων ειδών ατόμων ή ομάδων που καλούνται δομικές μονάδες και είναι μεταξύ τους ενωμένες με ομοιοπολικό δεσμό σε ένα επαρκή αριθμό, για να παρουσιάζει αυτή ένα σύνολο ιδιοτήτων, το οποίο παραμένει πρακτικώς αμετάβλητο με την προσθήκη ή την αφαίρεση μιας ή περισσότερων δομικών μονάδων.

ΑΝΟΡΓΑΝΑ ΠΟΛΥΜΕΡΗ Ανόργανα πολυμερή, είναι τα πολυμερή στα οποία ο κορμός των μακρομορίων δεν έχει άτομα άνθρακα (C) με υποκαταστάτες, αλλά αποτελείται από ένα ή περισσότερα από τα υπόλοιπα δισθενή ή πολυσθενή στοιχεία. Παράδειγμα ανόργανων πολυμερών είναι τα πυριτικά άλατα , ο χαλαζίας (φυσικά πολυμερή), οι σιλικόνες, πολυφωσφορικό οξύ (συνθετικά πολυμερή).

Διάφοροι τύποι πολυμερών του Si

ΣΙΛΙΚΟΝΕΣ Τα οργανοπολυσιλοξάνια είναι πολυμερή υλικά, τα οποία περιέχουν πυρίτιο, οξυγόνο και οργανικές ομάδες. Οι μεθυλοσιλικόνες είναι ίσως τα πιο σημαντικά μέλη αυτής της τάξης υλικών. Μια αντιπροσωπευτική δομή μιας μεθυλοσιλικόνης είναι το λάδι σιλικόνης.

ΛΑΔΙ ΣΙΛΙΚΟΝΗΣ

Η ονομασία σιλικόνη, δόθηκε για την περιγραφή χημικών ενώσεων με εμπειρικό τύπο R2SiO, σε αναλογία με τις κετόνες που έχουν τύπο R2CO. Οι σιλικόνες δεν έχουν σχεδόν καθόλου κοινά χαρακτηριστικά με τις κετόνες. Οι διαφορές μεταξύ αυτών των ενώσεων δείχνουν και τη μεγάλη διαφορά μεταξύ της χημείας του πυριτίου και του άνθρακα, παρότι βρίσκονται στην ίδια ομάδα του περιοδικού πίνακα.

ΔΙΑΦΟΡΕΣ C - Si Ο άνθρακας Το πυρίτιο Τάση να σχηματιζει π-δεσμους. αριθμό συναρμογής με το οξυγόνο δύο (CO2) και τρία (CO3-2). Δεν σχηματίζει π(p – d) δεσμούς. Το πυρίτιο δεσμοί π(p – p) αρκετά ασταθείς. συναρμοσμένο σχεδον πάντα με τέσσερα οξυγόνα. Σχηματίζει π(p – d) δεσμούς.

Ο σχηματισμός αυτών των πολυμερών χαρακτηρίζεται από το είδος της σύνδεσης της ομάδας Si-O. Οι μη οργανικές ομάδες είναι γνωστές ως functionalities ενώ η ομάδα R μπορεί να είναι μια από τις οργανικές ομάδες όπως μεθύλιο, φαινύλιο ή βινύλιο.

Παρασκευή Πολυμερών Το πιo συνηθισμένο αντιδραστήριο που χρησιμοποιείται είναι το (CH3)2SiCl2. γιατί Η ένωση είναι difuctional και άρα η αλυσίδα μπορεί να αυξηθεί σε δύο κατευθύνσεις. Οι δεσμοί Si – Cl υδρολύονται εύκολα, κάνοντας της ένωση πολύ δραστική

Υδρόλυση Συμπύκνωση n(CH3)2SiCl2 + nH2O  n(CH3)2Si(OH)2 + 2HCl n(CH3)2Si(OH)2  [(CH3)2SiO]n + nHO Si(CH3)2-[O-Si(CH3)2-]x-O-Si(CH3)2-OH

Η κυκλική ένωση πολυμερίζεται στο γραμμικό πολυμερές με μια διαδικασία η οποία ονομάζεται ισορρόπηση (equilibration). Με αυτή τη διαδικασία χρησιμοποιώντας θέρμανση ή όξινη ή βασική κατάλυση οι ομάδες Si – O σπάνε συνεχώς και επανασχηματίζονται ως ότου το σύστημα φθάσει σε μια θερμοδυναμικά σταθερή κατάσταση ισορροπίας.

Το μήκος της αλυσίδας μπορεί να ελεχθεί με μια ένωση η οποία ονομάζεται endblocker και έχει μια μόνο δραστική ομάδα. Η ένωση αυτή είναι η (CH3)2SiCl και παρουσία της, οι αλυσίδες καταλήγουν με την ομάδα –OSi(CH3)3.

ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ Η πολύ σταθερή σειρά –Si-O-Si- δίνει στις σιλικόνες μεγάλη θερμική σταθερότητα σε υψηλές θερμοκρασίες (άνω των 500οC) καθώς επίσης και ελαστικότητα σε χαμηλές θερμοκρασίες (κάτω των 100οC). Οι υδρόφοβες οργανικές ομάδες προσδίδουν αυτήν την ιδιότητα στο πολυμερές.

ΧΡΗΣΕΙΣ ΣΙΛΙΚΟΝΟΥΧΩΝ ΠΟΛΥΜΕΡΩΝ Στη χημική βιομηχανία Στα βερνίκια αυτοκινήτων Στα καλλυντικά Στα στεγανωτικά Στους ηλεκτρικούς μονωτές υψηλής θερμοκρασίας Στις φλάντζες

ΧΡΗΣΕΙΣ ΣΙΛΙΚΟΝΟΥΧΩΝ ΠΟΛΥΜΕΡΩΝ στις αντιαφριστικές ουσίες στα χρώματα υψηλών θερμοκρασιών στα ελαστικά στα λιπαντικά Στην ιατρική Σε παιδικά παιχνίδια

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΣΤΗΝ ΙΑΤΡΙΚΗ στις ελαστικές πυριτιούχες αρθρώσεις δακτύλων (αθριτικά) σε μοσχεύματα που ακολουθούν ριζική μαστεκτομή σε υποδερμικές βελόνες (λιπαίνονται) πυριτιούχα ελαστικά καλύμματα τα οποία εγκλείουν μοσχεύματα (βηματοδότες και αντλίες εκχύσεως)

BOUNCING PUTTY Αναδηδά πολύ, σε σκληρή επιφάνεια. Τραβώντας το απότομα σπάει σε κομμάτια Τραβώντας το αργά θυμίζει μαστίχα Αν το αφήσουμε σε σκληρή επιφάνεια, μετά από κάποιο χρονικό διάστημα γίνεται επίπεδο Αν η παραπάνω δοκιμασία γίνει πάνω σε εφημερίδα, με προσεκτική απομάκρυνση της μαστίχας, φανερώνεται το είδωλο της εικόνας που επικάλυπτε.

ΕΠΙΛΟΓΟΣ Πολύ μεγάλη χρήση των ανόργανων πολυμερών, και ιδιαίτερα των σιλικονών. Μεγάλη ανάπτυξη στον ερευνητικό τομέα. Μεγάλη ανάπτυξη στον βιομηχανικό τομέα.