Folifosfacenos - Polímeros termoplásticos, elastómeros y aditivos



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Folifosfacenos

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Polifosfacenos

Los polifosfacenos son una clase relativamente nueva de polímeros biodegradables caracterizados por una cadena principal alterna de nitrógeno / fosfato con dos cadenas laterales orgánicas o organometálicas. Dado que se han sintetizado más de 250 grupos laterales diferentes y debido a que muchos tipos diferentes de monómeros de fosfaceno pueden polimerizarse juntos, la capacidad de sintonización de las propiedades físicas y químicas de los polifosfacenos es inmensa. los productos tienen una carga neutra a diferencia de los materiales convencionales como los poliésteres alifáticos y los polianhídridos cuyos productos de degradación son ácidos y, por lo tanto, provocan una inflamación moderada de polímeros asociados. De esos grupos laterales sustituidos, los ésteres de aminoácidos se han mostrado muy prometedores, ya que son biodegradables, sintonizables según el aminoácido utilizado y biocompatibles. Se ha encontrado que estos poli [(ésteres de aminoácidos) fosfacenos] apoyan el crecimiento, la adhesión y la propagación de los osteoblastos, se han utilizado en la reparación del tejido periodontal y muestran evidencia como material guía para la regeneración de nervios periféricos.

Familia

Los fosfazenos son una familia de compuestos químicos que contienen formalmente un doble enlace entre el fósforo y el nitrógeno. Los poliosfacenos, también conocidos como imidas de fosfano, son polímeros  como los  polisiloxano, la cadena principal de nitrógeno y fósforo es muy flexible, de hecho los polifosfazenos forman excelentes elastómeros y en muchos aspectos, es mejor que el caucho o las siliconas a base de butadieno-estireno. También son aislantes térmicos muy efectivos tienen una temperatura de transición vítrea de −70°C, es resistente a la llama, solventes, tiene buena flexibilidad a bajas temperaturas, buenas características mecánicas en un amplio rango de temperaturas entre -60 y +180°C. Los enlaces P-Cl presentes en este material polimérico gomoso lo hacen hidrolizable y reemplazable. Al igual que el caucho de silicio, los polifosfencenos retienen la consistencia gomosa a baja temperatura, ya que, al igual que el grupo Si-O-Si, los grupos P-N-P tienen una gran flexibilidad. Son  inusualmente estables de la clase fosforano de moléculas y tienen una notable afinidad protónica. Se consideran un ejemplo tipico de superbases neutras y orgánicas. En el mercado los poliosfacenos mas conocido son hexaclorociclotrifosfazeno y el cloruro de bis(trifenilfosfina)iminio. Pueden considerarse derivados de H3P = NH (donde el fósforo está en el estado de oxidación +5) o de HP = NH (donde el fósforo está en el estado de oxidación +3).

Tipos de fosfácenos

Los fosfacenos son una clase de compuestos químicos en el que un átomo de fósforo está unido covalentemente a un átomo de nitrógeno por un enlace doble y a otros tres átomos o radicales por enlaces simples.

  • Monofosfácenos
  • Difosfacenos
  • Ciclofosfacenos

Monofosfácenos o iminofosfacenos
Los monofosfácenos  tienen una fórmula química tipo  -R3P=N–R- de lo cual los más comunes son los derivados del cloro tipo -Cl3P=N–R-

Difosfacenos
Los difosfacenos tienen una fórmula química, dada por -R3P=N–PR2

Ciclofosfacenos
Los ciclofosfacenos tienen una fórmula química, dada por R2PN)n

Sintesis

Los polifosfazenos se fabrican en dos fases: primero el pentacloruro de fósforo se hace reaccionar con cloruro de amonio para obtener un polímero clorado, luego se transforma en polifluoroalquilfosfenceno disolviéndolo y agregando un alcóxido de sodio fluorado y se obtiene un polifosfazeno reemplazado por éter. Los polifosfacenos son polímeros que contienen átomos alternos de fósforo y nitrógeno. Dos sustituyentes orgánicos, inorgánicos o organometálicos están unidos al fósforo. Una característica importante de los polifosfacenos es su metodología sintética que proporciona una enorme variedad en los tipos de grupos R unidos a la P. Como resultado, se ha sintetizado y caracterizado una gran cantidad de polifosfacenos. Las diversas propiedades químicas y físicas de estos polímeros los convierten en candidatos importantes para muchas aplicaciones industriales y de consumo. Existen varios métodos de síntesis de polifosfenceno: polimerización de apertura de anillo (ROP), polimerización por condensación (CP) y más recientemente polimerización aniónica (AP). En el caso de ROP, el material de partida comercial primario es hexaclorociclotrifosfenceno altamente purificado, [NPCl2]3. El trímero cíclico, que es

Vulcanización

Vulcanizan con azufre o con peróxidos orgánicos.

Aplicaciones

Recientemente, los polímeros inorgánicos basados en polifosfencenos han demostrado ser prometedores como aglutinantes energéticos debido a sus altas densidades, bajas temperaturas de transición vítrea, posibles flexibilidades sintéticas y buenas estabilidades químicas y térmicas. Los polifosfencenos, que tienen la estructura general (N=PR2)n, son polímeros inorgánicos-orgánicos en los que los grupos laterales (R) pueden ser halógenos o organounidades. Los polímeros de fosfazeno se vuelven energéticos mediante el reemplazo macromolecular de unidades halógenas / orgánicas por grupos nitrato o azido. La ruta sintética comprende el uso de precursores de fosfazenos sustituidos con alcoxi polimérico y su posterior sustitución nucleófila del grupo alcoxi con el grupo colgante energético. Tanto el éster de nitrato como los fosfazenos energéticos funcionalizados con azida se han sintetizado con éxito en un laboratorio. Los polifosfacenos lineales son los mas usado, tienen propiedades que los hacen interesantes para aplicaciones biomédicas, para la construcción de membranas para electrolitos sólidos en baterías de litio o celdas de combustible, para materiales ópticos, elastómeros para la industria aeroespacial y materiales ignífugos, como sellador, para tuberías de combustible a baja temperatura en lugar de fluoro-siliconas.

Aplicaciones de polifosfacenos con varios sustituyentes
Una característica importante de los polifosfacenos es su metodología sintética que proporciona una enorme variedad en los tipos de grupos R unidos a la P.

  • Sustituyentes -OCH2 (CF2) xCF3; Juntas tóricas resistentes a los hidrocarburos, juntas, revestimientos y líneas de combustible y polímeros no inflamables.
  • Sustituyentes -OC6H5; Aislamiento eléctrico, térmico y acústico, materiales, enzimas inmovilizadas.
  • Sustituyentes -OC2H4OC2H4OCH3 Electrolitos poliméricos en baterías, hidrogeles para aplicaciones médicas de tejidos blandos.
  • Sustituyentes -O[Si(CH3)2]nOSi(CH3)3 ;Polímeros hidrófobos
  • Sustituyentes -NHC2H5 Polímeros hidrofílicos
  • Sustituyentes -NHCH2COOC2H5 Polímeros bioerosionables
  • Sustituyentes -O-esteroides Polímeros de administración de fármacos
  • Sustituyentes -O-Procaína anestésico local

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