Généralités sur les polymères inorganiques

Qu’est ce qu’un polymère inorganique

Inorganique comme son nom l’indique veut dire non organique ou bien reflète l’absence d’hydrocarbure. Polymère signifie l’enchaînement de plusieurs monomères. A cet effet, une molécule géante ayant un motif inorganique qui se répète, liée par des liaisons covalentes avec absences ou quasi-absence d’unités d’hydrocarbure peut être appelé polymère inorganique. Etant donné que les éléments de la même colonne ou du même groupe dans le tableau de classification périodique ont des propriétés très semblables, si le Carbone peut former de longues chaînes de polymères, le silicium devrait en être capable. C’est dans les années 20 et 30 [3 ,4] que les chimistes ont commencé à supposer que les polymères organiques étaient composés de longues chaînes de carbone, mais aucune recherche sérieuse sur les polymères inorganiques ne fut entreprise avant la fin des années 70. Burckhard [4], qui travaillait dans le département de recherche de General Electric, inventa en 1949, un polymère inorganique à base de silicium appelé polydiméthylsilane, mais ce matériau, représenté sur la figure1a, n’avait pas d’application connue à cet époque.

Ces polymères sont résistants à la chaleur, leur température de décomposition est de l’ordre de 300 °C, et au delà de cette température, ils sont transformés en carbure de silicium, qui était très utilisé comme abrasif. La question qu’on peut se poser à ce stade est de savoir si les autres éléments du groupe IVA peuvent à l’instar du silicium donner des polymères. Autrement dit, est-il possible de faire des polymères avec le germanium, l’étain ? Par définition, un polymère inorganique est un polymère dont le squelette principal ne comporte pas d’atome de carbone. A l’heure actuelle dans le tableau de classification périodique, peu d’éléments rentrent dans la chimie des polymères inorganiques. Ces éléments occupent trois groupes que sont : le groupe IVA (colonne quatorze), le groupe VA (colonne quinze) et le groupe VIA (colonne seize). Ces polymères comprennent dans la majeure partie des cas les éléments tels que le silicium, le germanium, l’étain, le phosphore et le soufre. Le germanium et l’étain présentent des polymères analogues à ceux du silicium.

MacCalum [5] quand à lui limite les polymères inorganiques aux polymères linéaires ayant au moins deux éléments différents dans le squelette principale de l’unité de répétition. Il veut dire par là que tout polymère linéaire qui n’est pas organique (enchaînement de plusieurs carbones liés par des liaisons covalentes) est inorganique. Cette définition concerne tous les polymères de coordination métallique et les polymères organométalliques et inclue aussi les polyesters et les polyamides pendant qu’elle laisse en rade les polysilanes et les éléments sulfureux. Un autre chimiste du nom de Hollidaye [5] est très inclusif en incluant les graphites, les silicates, le diamant et d’autres verres inorganiques et même le béton ainsi que les céramiques et certains sels ioniques dans sa définition. Anderson [5] utilise une définition apparemment similaire. On a pu montrer que peu d’entre eux se dissolvent dans le vrai sens du terme ou reviennent à leur état normal après un gonflement.

Système de classification des polymères inorganiques

Une des méthodes permettant de classer les polymères inorganiques consiste à distinguer les polymères des oligomères sur la base des degrés de polymérisation. Dans la littérature une nouvelle espèce peut être considérée comme un polymère alors que seulement trois ou quatre unités de répétition existent sous forme de chaîne de polymère en phase de dissolution. D’une manière générale, un polymère est considéré comme un composé contenant au moins dix unités qui se répètent. Tout autre composé ayant une chaîne plus courte sera classé comme un oligomère. On peut aussi utiliser la structure pour la classification des polymères. Il existe trois types de polymère : les polymères linéaires, les polymères ramifiés, et les polymères Les polymères linéaires sont constitués de chaînes de monomères reliés entre eux par des liaisons covalentes. On peut avoir plusieurs façons de répétition d’un motif pour un polymère linéaire : la façon alternée, la façon statistique, la façon séquencée et la façon homogène.

Un nombre important de polymères inorganiques linéaires (y compris ceux qui ont des ions métalliques dans la chaîne principale) est synthétisé par la méthode de la polymérisation par étape. Ces polymérisations sont essentiellement des réactions de polycondensation, ou souvent des polyadditions. Les réactions se produisent par simple chauffage ou en présence d’un catalyseur, elles s’arrêtent quand on refroidit le milieu actif ou lorsque l’un des réactifs initiaux est entièrement consommé.