Vir 'n vinnige oorsig oor poliketone, kliek hier!
Dit sou baie lekker gewees het om te kon vertel van al die wonderlike dinge wat gemaak word van poliketone. Die enigste probleem is net dat hierdie tipe polimeer so nuut is, dat daar nog nie baie produkte hiervan gemaak is nie. Maar, poliketone, wat 'n plastiek is, het baie potensiaal, en dit sal seker nie lank wees voordat daar baie dinge van poliketone gemaak gaan word nie.
So wat maak poliketone so fantasies? Kom ons kyk na die struktuur, en kyk wat ons kan aflei. 'n Poliketoon is natuurlik 'n polimeer met 'n ketoon groep in die ruggraatketting. Die poliketone waaroor ons gaan praat is gebaseer op die model hier regs, waar R' 'n etileenbrug is ( -CH2CH2- ). Shell het nou onlangs so 'n familie van polimere op die mark gebring, en word onder die naam Carilon bemark (let wel, 'n carillon is 'n tipe musiekinstrument, en Carilon is 'n polimeer!). Kom ons vergelyk 'n poliketoon met 'n ou bekende polimeer soos poliëtileen:
Daar is nie veel verskil nie. Die enigste verskil is dat die poliketoon karbonielgroepe in het. Maar die karboniele maak 'n groot verskil aangesien hulle baie polêr is. Dit is so aangesien die suurstof elektronegatief is en die elektrondigtheid op die koolstofatoom verlaag. So 'n suurstof het dan 'n parsiële negatiewe lading, en die koolstof 'n parsiële positiewe lading. Hierdie polêre karbonielgroepe trek mekaar dus sterk aan (en in die geval van poliketone baie sterk). Hierdie karbonielgroep se invloed kan gesien word uit die volgende verskynsel: Poliëtileen smelt alreeds by 140 oC, maar die poliketoon smelt eers by 255 oC!
Poliketone het ook 'n ander interessante eienskap. Hulle los nie eintlik in enige iets op nie. Om dit wel op te los moet 'n mens so iets soos heksafluoroisopropanol gebruik. Dit beteken dus dat poliketone handig te pas behoort te kom wanneer motoronderdele gemaak word. Dit behoort voordelig te wees om 'n motoronderdeel te hê wat nie in petrol sal oplos nie!
Wel, dit klink nou alles baie mooi, maar daar is niks buitengewoons hieraan nie. Daar is baie hoë werkverrigting plastieke verkygbaar, soos bv.poliëtersulfone, polifenileensulfied, poliimiede... Wat maak poliketone dan so spesiaal?
Poliketone se spesiale eienskap lê in die vervaardiging van die polimeer. Om poliketone te maak, word etileen gas en koolstofmonoksied in die teenwoordigheid van 'n palladium (II) katalis gereageer:
Etileen is baie goedkoop. Dit is die monomeer vir die maak van poliëtileen. Koolstofmonoksied is ook baie goedkoop, en word geproduseer elke keer as jy hout, of enige iets was koolstof bevat, verbrand. Verder is hierdie polimerisasie reaksie ook baie eenvoudig om uit te voer. Meeste van die bogenoemde polimere is moeilik om te maak, aangesien die kondisies net reg moet wees vir die reaksies om te verloop. Maar in die geval van poliketone is die monomere goedkoop, en die reaksie verloop baie maklik. Dit is dus die rede hoekom ons voorspel dat poliketone binne die afsienbare toekoms baie gebruik sal word.
Hier is 3d modelle van die monomere. Etileen is aan die linkerkant, en koolstofmonoksied aan die regterkant.
Nog een klein dingetjie
Daar was egter 'n probleem met die poliketoon wat Shell eerste gemaak het. Hierdie polimere is hoogs kristallyn, d.w.s die polimeerkettings word op 'n baie geordende manier georienteer. Dit maak die poliketone baie sterk, maar ongelukkig ook baie bros. 'n Klomp chemici het aan die probleem gewerk, en met 'n oplossing vorendag gekom. Hulle het besluit om 'n bietjie propileen by die etileen en koolstofmonoksied te sit wanneer die polimeer gemaak word. Propileen reageer net soos etileen, en ons kry dus 'n polimeer wat so lyk:
Daar is dus so elke nou en dan 'n ekstra metielgroep verbind aan een van die etileen eenhede. Hierdie metielgroepe is in die pad wanneer die polimeerkettings styf teen mekaar in kristalle wil sit. Die kettings kan nog steeds nou langs mekaar gepak word, maar nie so goed soos voorheen nie. Die nadeel van hierdie oplossing tot die probleem van brosheid is die feit dat die smeltpunt nou verlaag is tot 220 oC, aangesien die kristalle nie meer so sterk is soos voorheen nie. Maar ten minste is die polimeer nog sterk en, heel belangrikste, baie minder bros. Die poliketoon Carilon (wat jy kan koop) bestaan dus uit etileen, koolstofmonoksied en 'n bietjie propileen.