Polyasetyleeni

Polyasetyleeni eli PAC on tyydyttymätön polymeeri, jonka monomeeri on etyyni. Sitä käytetään esimerkiksi orgaanisen elektroniikan komponenttien valmistamiseen.

Ominaisuudet

Polyasetyleeni on termoplastista. Polymeerin molekyylimassa on tavanomaisesti 21 500–286 000 g/mol. Yhdisteellä on cis- ja trans-isomeerit, joista trans-polyasetyleeni on stabiilimpi. Cis-isomeeri alkaa muuntua trans-isomeerikseen noin 0 °C:n lämpötilassa ja noin 100 °C:n lämpötilassa kaikkien polymeerin kaksoissidosten konfiguraatio on trans. Polyasetyleenin lasisiirtymälämpötila on 200 °C. Kiteisyysaste on korkea, noin 80 %, minkä vuoksi aine on liukenematonta moniin liuottimiin. Se kuitenkin hapettuu helposti. Polymeeri on huokoista tai kuitumaista ja sen tiheys on 1,0–1,27 g/cm³. Polyasetyleeni on itsessään sähköneriste (sähkönjohtavuus 4,4·10^-5 S/cm), mutta douppaamalla saadaan sähkönjohtavuutta kasvatettua arvoon 0,5–560 S/cm. Usein käytettyjä douppausaineita ovat esimerkiksi jodi, rikkihappo ja arseenipentafluoridi. Douppauksen vaikutuksen polyasetyleenin sähkönjohtavuuteen havaitsivat Alan J. Heeger, Alan MacDiarmid ja Hideki Shirakawa, ja he saivat tästä Nobelin kemianpalkinnon vuonna 2000.

Valmistus ja käyttö

Ensimmäisen kerran polyasetyleeniä valmisti Giulio Natta tutkimusryhmineen etyynistä korkeassa paineessa Ziegler–Natta-katalyyttien avulla. Reaktio suoritetaan orgaanisissa liuottimissa ja douppausaine lisätään reaktioseokseen. Etyynistä voidaan muodostaa polyasetyleeniä myös koboltti-, nikkeli- tai rautakatalyyttien avulla.

Toinen usein käytetty menetelmä polyasetyleenin valmistukseen on renkaanavautumismetateesipolymerointi. Siinä lähtöaineena voi olla esimerkiksi syklo-oktatetraeeni, syklo-oktatetraeenista johdettu 7,8-bis(trifluorimetyyli)trisyklo-[4.2.2.0^2,5]deka-3,7,9-trieeni, muut samankaltaiset niin kutsutut Durham-prekursorit tai bentsvaleeni.

Polyasetyleenistä valmistetaan kalvoja ja kuituja. Käyttökohteita ovat esimerkiksi orgaaniset puolijohteet, ladattavien akkujen elektrodit ja aurinkokennot.

Lähteet

1 2 3 Bernardo A. Frontana Uribe & Alex U. Palma-Cando: Conducting Polymers, Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, John Wiley & Sons, New York, 2022
1 2 Herbert Naarmann: "Polymers, Electrically Conducting", teoksessa Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, John Wiley & Sons, New York, 2000.
1 2 Peter Pässler, Werner Hefner, Klaus Buckl, Helmut Meinass, Andreas Meiswinkel, Hans-Jürgen Wernicke, Günter Ebersberg, Richard Müller, Jürgen Bässler, Hartmut Behringer & Dieter Mayer: "Acetylene", teoksessa Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, John Wiley & Sons, New York, 2011.
1 2 3 Peter Zarras & Jennifer Irvin: "Electrically Active Polymers", teoksessa Encyclopedia of Polymer Science and Technology, John Wiley & Sons, New York, 2003.
1 2 3 George Wypych: Handbook of Polymers, s. 273–276. ChemTech Publishing, 2022. ISBN 978-1-927885-96-3 (englanniksi)
1 2 Bryan Ellis, Ray Smith: Polymers, s. 387–388. CRC Press, 2009. ISBN 978-0-8493-3940-0 (englanniksi)
1 2 3 4 Akhil K. Poddar, Siddharth S. Patel & Hitesh D. Patel: Synthesis, characterization and applications of conductive polymers: A brief review. Polymers for Advanced Technologies, 2021, 32. vsk, nro 12, s. 4616-4641. Artikkelin verkkoversio. Viitattu 5.4.2024. (englanniksi)

[kirk-othmer-1] 1 2 3 Bernardo A. Frontana Uribe & Alex U. Palma-Cando: Conducting Polymers, Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, John Wiley & Sons, New York, 2022

[ullmann-2] 1 2 Herbert Naarmann: "Polymers, Electrically Conducting", teoksessa Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, John Wiley & Sons, New York, 2000.

[ullmann2-3] 1 2 Peter Pässler, Werner Hefner, Klaus Buckl, Helmut Meinass, Andreas Meiswinkel, Hans-Jürgen Wernicke, Günter Ebersberg, Richard Müller, Jürgen Bässler, Hartmut Behringer & Dieter Mayer: "Acetylene", teoksessa Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, John Wiley & Sons, New York, 2011.

[epst-4] 1 2 3 Peter Zarras & Jennifer Irvin: "Electrically Active Polymers", teoksessa Encyclopedia of Polymer Science and Technology, John Wiley & Sons, New York, 2003.

[handbook-5] 1 2 3 George Wypych: Handbook of Polymers, s. 273–276. ChemTech Publishing, 2022. ISBN 978-1-927885-96-3 (englanniksi)

[database-6] 1 2 Bryan Ellis, Ray Smith: Polymers, s. 387–388. CRC Press, 2009. ISBN 978-0-8493-3940-0 (englanniksi)

[synth-7] 1 2 3 4 Akhil K. Poddar, Siddharth S. Patel & Hitesh D. Patel: Synthesis, characterization and applications of conductive polymers: A brief review. Polymers for Advanced Technologies, 2021, 32. vsk, nro 12, s. 4616-4641. Artikkelin verkkoversio. Viitattu 5.4.2024. (englanniksi)