Polisiloxanii și polimeri înrudiți

1.Introducere

Formarea homo si heteropolimerilor era pana nu demult o caracteristica a compusilor organici. In ciuda dezvoltarii si importantei mari a polimerilor organici astazi atentia este indreptatA din ce in ce mai mult spre derivatii organici ai lpolimerilor anorganici. Acestia au proprietAti remarcabile care deschid o noun epoch in chimia aplicativa. Intensificarea studiilor din acest domeniu (multe sunt inch in faze de laborator este justificata de avantajele mari pe care le prezinta polimerii anorganici (de fapt derivalii anorganici ai acestora) fata de compusii apartinand domeniilor clasice ale stiintei materialelor.

Proprietajile polimerilor anorganici dovedesc superioritatea acestora, reunind cele mai importante calitaqji ale celor trei clase de compusi dar eliminand totodata dificutajile legate de obtinerea sau aplicarea practice a acestora.

Conceptia de polimer anorganic permite intelegera comportarii dar si a aplicajiilor practice ale acestora.

Cateva exemple sugestive sustin afirmatiile de mai sus :

• Poliorganosiloxanii (siliconii) sunt produsi sintetici care imbina stabilitatea termica ridicata (caracteristica silicatilor) cu flexibilitatea, elasticitatea, maleabilitatea compusilor organici. Domeniile de utilizare principale sunt: industria cauciucului, tehnica spatiala, electronic, sau la oblinerea unor materiale ultrastructurate.

• Poliazotura de sulf este utilizata astalizi la scarf industriala datorita proprietatilor supraconductoare chiar la temperature normale.

• Sulfurile de seleniu SenS&n Si SenS12-n sunt utilizate ca inhibitori de coroziune,

coloranti pentru sticlA, izolatori.

• Polisilanii sunt utilizati ca fotoinitiatori, fotorezistori, formeazA cristale lichide, iar proprietatea carbosilanilor de a se transforma in carbur.1 de siliciu prin pirolizA a fost recent comercializatil de Nippon Carbon Co. pentru producerea fibrelor NICALON.

• Polisiioxanii, compusi cu cele mai multe aplicatii industriale se mai utilizeaza ca fluide dielectrice materiale de protectie impotriva agentilor atmosferici, materiale ceramice. Avantajele materialelor ceramice de tip heat and beat sunt deosebite: puritate, prelucrare la temperature joase si posibilitatea controlului ultrastructurii ceramicii.

Toate aceste proprietati si respectiv aplicatiile lor au fost intens studiate in laboratoarele din intreaga lume incercandu-se explicarea lor pe baza structurii moleculare relationate cu natura si caracteristicile esentiale ale elementelor componente. Multe din aceste proprietati au putut fi explicate, insa exista altele la care raspunsul nu este unul clar.

Legatura Si-O, scheletul acestei clase de compusi macromoleculari (polisiloxani) ii investeste pe acestia cu o serie de proprietati. Spre exemplu, taria acestei legaturi confera polisiloxanilor o stabilitate termica ridicata, fapt important pentru aplicatile ce se desfasoara la temperaturi inalte, cum ar fi rolul lor ca agenti de transfer termic sau elastomeri. Natura legaturilor si caracteristicile grupelor laterale confera lantului polisiloxanic proprietati de suprafata destul de neobisnuite, dar in acelasi timp dorite. Astfel se explica utilizarea polisiloxanilor ca matrite, invelitori, dar si ca materiale biomedicale.

Principalele categorii de polimeri siloxanici sunt urmatoarele:

1. polimeri siloxanici liniari: [-SiRR’-O-]n , unde R si R’ pot fi radicali alchil sau aril

2. sesquisiloxani: ce au probabil structuri scalare

3. polimeri siloxan-silarilici: [-Si(CH3)2OSi(CH3)2(C6H4)-]n , unde radicalul fenilen este substituit in pozitie, fie meta, fie para

4. polimeri silachilenici: [-Si(CH3)2(CH2)-]n

Proprietatile polimerilor anorganici dovedesc superioritatea lor asupra celorlalte clase.

2.Istoric

Prima reactie de insemnatate din acest domeniu a fost conversia siliconului elementar la tetraclorura de siliciu (SiCl4) si la triclorosilan (SiHCl3). Aceste substante au fost mai apoi convertite la compusi de tipul RSiX3.

Prin hidroliza silanilor au rezultat compusi cu legaturi Si-O, atat liniari cat si ciclici. Aceste noi materiale au fost numite silicocetone sau „siliconi” prin analogie cu cetonele din chimia organica. Studii efectuate mai tarziu au demonstrat insa faptul ca legatura dintre Si si O nu este una dubla ca la cetone ci simpla. De aceea numele de silicon este nepotrivit, dar cu toate acestea el a persistat cel putin ca denumire uzuala. Se recomanda insa folosirea termenului de siloxani si respectiv polisiloxani.

3.Nomenclatura

Denumirea polisiloxanilor se face prin specificarea grupelor laterale si apoi a catenei principale. Astfel un compus de tipul [-Si(CH3)2O-]n se numeste polidimetilsiloxan , in timp ce un altul de tipul [-Si(CH3)(C6H5)O-]n se numeste polimetilfenilsiloxan.Compusi inruditi cu cei mentionati anterior sunt polisilmetilenii ([-SiRR’(CH2)-]n) si polisiloxansilfenilenii ([-SiRR’OSiRR’C6H4-]n), unde cel de-al doilea atom de oxigen este inlocuit de un radical fenilen.

Deoarece anumite structuri sau segmente structurale apar in mod curent in domeniul compusilor de tip polisiloxan, literatura de specialitate recomanda utilizarea unor abrevieri pentru usurarea denumirii acestor compusi. Astfel pentru unitatea monofunctionala R3SiO0.5 exista abrevierea „M”, pentru cea difunctionala R2SiO „D”, pentru cea trifunctionala RSiO1.5 „T”, iar pentru cea tetrafunctionala SiO2 abrevierea „Q”. Astfel un compus de tipul (CH3)3SiOSi(CH3)2OSiCH3)3 va putea fi denumit ca MDM. Denumirile de tipul acesta presupun subinteles faptul ca radicalii sunt metil, din moment ce acestia sunt cei mai obisnuiti, comuni si in acelasi timp cei mai importanti. In cazul in care in structura compusului exista radicali diferiti de cei metil, acestia trebuie mentionati.