Benutzer:NobbiNobb/Poly(p-xylylen)

Poly(p-xylylen) (PPX, Handelsname Parylene) ist ein transparenter, chemisch weitgehend inerter, unlöslicher und thermisch sehr stabiler Kunststoff. PPX wird industriell im Gegensatz zu den meisten polymeren Materialen nicht in flüssiger Phase oder in Lösung polymerisiert, sondern durch Pyrolyse eines Precursors und anschließende chemische Gasphasenabscheidung als Film auf einem Substrat erhalten, weswegen es ausschließlich als Beschichtungsmaterial verwendet wird.

Geschichte

Erstmals wurde PPX 1904 von J. Thiele und H. Balhorn synthetisiert. Es entstand als Zufallsprodukt während der Untersuchung chinoider Verbindungen, und wurde bereits richtigerweise als Polymerisationsprodukt erkannt. Ab 1947 untersuchte der während des zweiten Weltkriegs aus Osteuropa nach Großbritannien geflohene Physikochemiker Michael Mojzesz Szwarc die Stärke chemischer Bindungen. Dabei erhitzte er unter anderem p-Xylen auf sehr hohe Temperaturen und beobachtete die Abbauprodukte und - geschwindigkeiten. Er erhielt eine PPX-Folie, welche er als p-Xylylen-Polymer identifizierte. Obwohl sein ursprüngliches Forschungsinteresse in eine andere Richtung gehen sollte, schenkte er dem neuen, chemisch und physikalisch sehr trägem Material seine Aufmerksamkeit.

BILD Xylen-Biradikal

Das Konzept von Szwarc benötigte jedoch sehr hohe Temperaturen (ca. 1000 °C) und lieferte PPX-Ausbeuten von nur etwa 25%. Die entscheidende Verbesserung der PPX-Synthese gelang W. F. Gorham von Union Carbide: Er nutzte das Dimer des p-Xylylen-Biradikals, Di-p-Xylylen (DPX, [2.2]Paracyclophan) als Precursor für die Gasphasenabscheidung. Diese war nun bei Temperaturen um 200 °C möglich und lieferte PPX-Ausbeuten von 100%. Spätestens von diesem Punkt an begannen Forschungsgruppen aus aller Welt Derivate des Precursors zu synthetisieren, und die daraus erhaltenen Polymerfilme auf Ihre Struktur, Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten hin zu untersuchen.

BILD Paracyclophan --> PPX

Synthese

Synthese des Precursors

Die Synthese des Precursors [2.2]Paracyclophan erfolgt in einer dreistufigen Route, welche erstmals von H. E. Winberg und F. S. Fawcett beschrieben wurde. In der ersten Stufe wird Bromxylen mit Trimethylamin zur entsprechenden Ammoniumbromid-Spezies umgesetzt.

BILD

Das p-Methylbenzyltrimethylammoniumbromid wird mit Silberoxid und Wasser zum Ammoniumhydroxid weiterverarbeitet.

BILD

Im letzten Schritt dimerisieren zwei Moleküle des Ammoniumhydroxy-Derivats in Toluol und unter Wasserabscheidung analog einer Hofmann-Eliminierung.