science >> Wetenschap >  >> Chemie

Een chemisch functionele fosforversie van natuurlijk rubber

Goodyear's ontdekking in 1839 van de vulkanisatie van natuurlijk rubber verkregen uit rubberbomen markeert het begin van de moderne rubberindustrie. Vervolgens werden verschillende synthetische rubberproducten ontwikkeld. In het journaal Angewandte Chemie , wetenschappers hebben nu een nieuwe, interessante variant:een fosforhoudend rubber met een structuur die overeenkomt met die van natuurrubber.

De vergelijkbare eigenschappen van dubbele bindingen tussen koolstofatomen (C=C) en fosfor-koolstof dubbele bindingen (P=C) leidden tot het idee om algemene polymerisatietechnieken op de laatste uit te proberen. Na een aantal succesvolle pogingen, onderzoekers die werken met Derek P. Gates aan de University of British Columbia (Vancouver, Canada) wilden dit concept toepassen op moleculen die zowel P=C als C=C dubbele bindingen bevatten:fosforanalogen van de bouwsteen van rubber, isopreen (2-methylbuta-1, 3-dieen) en zijn naaste verwant, 1, 3-butadieen.

Beginnend met fosforhoudende voorlopers, het team was in staat om de eerste voorbeelden van poly(1-phospha-isopreen) en poly(1-phospha-1, 3-butadieen). Nauwkeurige karakterisering met een verscheidenheid aan spectrometrische technieken gaf enig inzicht in de moleculaire structuren van de resulterende polymeren. Zoals bij de polymerisatie van isopreen en verwante dienen (verbindingen met twee dubbele koolstof-koolstofbindingen), een van de dubbele bindingen in elke bouwsteen blijft behouden. De polymerisatie vindt voornamelijk plaats via de C=C dubbele bindingen en slechts een klein deel gebeurt bij de P=C dubbele bindingen. Dit betekent dat er slechts enkele fosforatomen in de polymeerruggengraat zijn opgenomen. De meeste fosforatomen vormen zijketens waarin de P=C dubbele bindingen behouden blijven, waardoor ze beschikbaar blijven voor verdere reacties of wijzigingen aan de polymeren.

"Onze functionele fosforbevattende materialen zijn zeldzame voorbeelden van polymeren die fosfaalkene-resten bevatten en bieden veel vooruitzichten voor verdere derivatisering en verknoping, " volgens Gates. Bijvoorbeeld, de onderzoekers konden goudionen aan de polymeren binden. "Als een macromoleculaire ligand voor goudionen, de nieuwe polymeren kunnen in de toekomst interessant zijn voor katalyse en nanochemie. Verder, de succesvolle polymerisatie van P=C/C=C hybride monomeren opent de deur om P-functionaliteiten op te nemen in commerciële rubbers zoals butylrubber of styreen-butadieenrubber die traditioneel isopreen of butadieencomonomeren gebruiken. Dergelijke nieuwe copolymeren beloven unieke architecturen, eigendommen, en functionaliteit in vergelijking met hun analogen met alleen koolstof."