无机聚合物

通常是指主链上不含碳原子的聚合物无机聚合物是一种普遍存在的形式,许多简单的无机化合物实质上是以聚合状态存在的。无机聚合物在固态时稳定,在液态或溶于溶剂时,有许多常解聚为低分子物质,有些则发生水解作用。

分类

无机聚合物按链的组成大致可分为均链聚合物和杂链聚合物两大类。

均链聚合物

为主链仅由一种元素组成的聚合物, 例如多硫化氢SxH2(也称硫烷),是由硫原子连接在一起的一种螺旋形链式聚合物(图1a);黑磷晶体是由磷原子连接在一起的一种巨大的波形平面(图1b);聚二苯基锡公式 符号则是一种锡链上结合着苯基的无机聚合物(图1c)。能够形成均链聚合物的元素,一般位于元素周期表(见彩图)右方,主要有硼、硅、磷、硫、锗、砷、硒、锡、锑、碲和铋等。

图1 图 元素周期表 图2 杂链聚合物

为主链由不止一种元素组成的聚合物。这类聚合物是由中心原子通过“搭桥”原子连接而成的。常见的搭桥原子有氧、硫、氮、氯以及氰、硫氰等基团。最常见的无机杂链聚合物是各种聚合状态的硅酸盐,例如具有片状结构的云母和线状结构的石棉,它们均由硅-氧链组成。二硫化硅SiS2是一种以硫为搭桥原子的纤维状杂链聚合物(图2a);氯化钯PdCl2是一种以氯为搭桥原子的带状平面型杂链聚合物(图2b);硫代氰酸银 AgSCN是折曲链状的高聚物(图2c)。此外,还有正交笼状结构的五氧化二磷P4O10(图2d)和带状结构的三氧化二锑Sb2O3(图2e)。

能形成杂链聚合物的元素比均链的元素多,除周期表第I族外,绝大多数元素都能通过搭桥原子形成聚合物。搭桥原子大都具有较高的电负性或有较强的配位能力,使杂链具有较高的键能

实例

聚硫氮 唚SN唹

是一种纤维状结晶,具有金属的光泽和半导体性能,在0.26K温度下呈超导性。这是1975年发现的第一个无机聚合物超导体。

硅氧烷及其衍生物

统称有机硅高分子。主链为纯无机型,侧链为有机基团,其基本单元见图3。

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这些单元连同各种有机基团 R(如烷基、芳基等)以不同的比例和排列方式聚合,可得到种类繁多的聚合物,它们的共同特点是耐高温(250℃)、耐低温(-60℃)、耐水、耐氧、耐辐射、电绝缘、无毒、粘度变化小、粘附性小以及有生理惰性等。

聚氯化磷氮 唚NPCl2

其结构见图4。

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聚氯化磷氮即所谓无机橡胶,其弹性可与天然橡胶媲美,且可在-60~250℃范围内使用,但水解稳定性差。近年来已制成一种改性聚合物唚PN(C6H5)2唹,使水解稳定性大为提高,耐热性可达 500℃,是一种优良的耐热、耐油、耐溶剂的无机橡胶。

金属配位聚合物

又称配合物高分子。由金属离子与低分子量的多齿配体或多齿大分子聚合而成(见配位聚合)。 这类聚合物不仅可作耐高温涂料, 还可制塑料、层压塑料等。另外,齐聚氯化磷氮的 PtCl2配合物[NP(NHCH3)2]4·PtCl2(图5),具有抗肿瘤的作用,并可作人工器官的材料。

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参考书目
  1. F. G. A. Stone and W. A. G. Graham,InorganicPolymers, Academic Press, New York,1962.