Método para la síntesis de policarbinos, caracterizado por, •

Colocación de trihaloalcano o mezclas de los mismos en cualquier proporción, un disolvente (2) y un electrolito en un contenedor (1), • Aplicación de electricidad a los electrodos (4) utilizando una fuente de potencia adecuada (3)

SECTOR TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un nuevo método de sintetización de policarbinos. Estos polímeros son conocidos para producir diamante y cerámicas similares a diamante, después de calentamiento, por proceso de plasma y depósito de vapor químico.

TÉCNICA ANTERIOR

La única persona que ha sintetizado los policarbinos con anterioridad (diamante/cerámicas parecidas a diamantes) es Patricia A. Bianconi.

Bianconi y sus colaboradores han dado a conocer en la publicación “Poly(phenylcarbine): a polymer precursor to diamond-like carbon” (“Poly(fenilcarbino): polímero precursor de carbono similar a diamante”) (Visscher, Glenn T.; Nesting, David C; Badding, John V.; Bianconi, Patricia A. Dep. Chem., Pennsylvania State Univ., University Park, PA, USA. Science (Washington, DC, Estados Unidos) (1993), 260(5113), 1496-9) la primera síntesis de un policarbino; un polímero que puede ser convertido en diamante o en carbono similar a diamante (DLC). La estructura inusual del polímero que consiste en átomos de carbono hibridizados tetraedralmente, de los que cada uno lleva un grupo fenilo pendiente, que están enlazados a otros tres átomos de carbono en una red tridimensional de anillos fusionados, es la razón por la que forma fácilmente diamante con calentamiento moderado y sin aplicación de presión. El polímero es realizado por reducción de un monómero con una aleación líquida de sodio-potasio (NaK) y una elevada intensidad de ultrasonidos. Otras explicaciones con respecto a las características del diamante/DLC producido a partir de este polímero están contenidos en la publicación "Diamond-like carbon bonds. Reply to comments" (enlaces de carbono similares a diamante. Contestación a comentarios) (Bianconi, Patricia A. Department of Chemistry, Pennsylvania State Univ., University Park, PA, USA. Science (Washington, D. C.) (1994), 266(5188), 1256-7) que es una replica a los comentarios de W.S. Basca con respecto a este artículo original.

Bianconi ha informado posteriormente sobre la síntesis de diferentes tipos de policarbinos en la publicación "Synthesis and characterization of polycarbynes, a new class of carbon-based network polymers." (Síntesis y caracterización de policarbinos, una nueva clase de polímeros de red basados en carbono) Visscher, Glenn T.; Bianconi, Patricia A. Dep. Chem., Pennsylvania State Univ., University Park, PA, USA. Journal of the American Chemical Society (1994), 116(5), 1805-11. Los polímeros que fueron fabricados fueron poli (fenilcarbino) (I), poli (metilcarbino), 75:25 poli (phenil-co-metilcarbino), and 99:1 poli(phenil-co- hidruro de carbino) obtenidos por condensación reductiva de los monómeros apropiados RCCl3 (R = Ph, Me o H) en varias raciones con emulsiones generadas por ultrasonidos de aleación Na-K en THF (tetrahidrofurano). También se prepararon otros co-polímeros variados. Se hace observar nuevamente la estructura exclusiva de estos polímeros.

La prueba de esta estructura se ha informado también en dos documentos teóricos "Structural Analysis of Carbyne Network Polymers", (Análisis estructural de polímeros de red de carbino), Best, Scott A.; Bianconi, Patricia A.; Merz, Kenneth M., Jr. Department of Chemistry, Pennsylvania State University, University Park, PA, USA. Journal of the American Chemical Society (1995), 117(36), 9251-8 y "Structural analysis of carbyne network polymers" (Análisis estructural de polímeros de red de carbino), Scott A.; Bianconi, Patricia A.; Merz, Kenneth M., Jr. Department Chemistry, Pennsylvania State University, University Park, PA, USA. ACS Symposium Series (1995), 589(Computer-Aided Molecular Design), 304-15.

La última publicación sobre esta clase de polímero es "Diamond and Diamond-Like Carbon from a Preceramic Polymer" (Carbono de diamante y similar a diamante a partir de un polímero pre-cerámico), Bianconi, Patricia A.; Joray, Scott J.; Aldrich, Brian L.; Sumranjit, Jitapa; Duffy, Daniel J.; Long, David P.; Lazorcik, Jason L.; Raboin, Louis; Kearns, James K.; Smulligan, Stephenie L.; Babyak, Jonathan M. Departments of Chemistry and Polymer Science, University of Massachusetts at Amherst, Amherst, MA, USA. Journal of the American Chemical Society (2004), 126(10), 3191-3202. En este informe Bianconi da a conocer la síntesis de poli (hidruro de carbino), el último de la clase de polímeros de red al azar basados en carbono (policarbinos). Estructuralmente el polímero es el mismo que el dado a conocer en otros informes anteriores, excepto que en este caso, cada carbono tiene una toma de hidrógeno suspendido. Este documento sugiere que el diamante o DLC, que se pueden producir a partir de este polímero, deberían ser producidos con un elevado rendimiento. Asimismo, el elevado contenido de sp<3> de este polímero es objeto de énfasis con el significado de que se produce diamante de alta calidad y materiales parecidos al diamante.

Bianconi tiene también dos patentes relativas a estos polímeros. En el documento WO/03/082763 con el título "Preparations of high or ultrahigh molecular weight inorganic or carbon polymers having backbone structures similar to polyacetylene" (Preparados de polímeros inorgánicos o de carbono de peso molecular elevado o ultraelevado que tienen estructuras de columnas similares a poliacetileno) con prioridad de 25 de Marzo de 2002 y número de solicitud US 2002/000367592 con fecha 5 Abril de 2002 con número de solicitud US 2002/000370555 (publicadas con el número US 2004/0010108 y US 2006/0106184), Bianconi, Patricia A. y Joray, Scott han dado a conocer “homo y co-polímeros de peso molecular elevado y ultraelevado (MW) que tienen una estructura en red al azar tridimensional. Los polímeros tienen unidades estructurales repetidas de fórmula general [AR]n, en la que A puede ser átomos de carbono, silicio, germanio, estaño, u otros elementos y compuestos. R puede ser igual o distinto que A (en cada unidad repetitiva) pudiendo ser hidrógeno, hidrocarburos saturados de cadena lineal o ramificada, conteniendo desde uno a 30 átomos aproximadamente, hidrocarburos no saturados que contienen anillos o que son cíclicos conteniendo de 5 a 14 átomos de carbono en el anillo, cada uno de ellos en forma sustituida o no sustituida, grupos de cadena de polímero que tienen un mínimo de 20 unidades estructurales recurrentes, halógenos, u otros elementos o compuestos. El numeral “n” puede ser, como mínimo, 20, y los polímero de alto peso molecular (MW) tienen un peso molecular mínimo de 10.000 Daltons, por ejemplo, unos 30.000 Daltons, pudiendo llegar a ser elevado del orden de 1.000.000 o más de Daltons".

En el documento WO/95/24368 con el título "Preparation of polycarbynes and diamond-like carbon materials made from them" (Preparación de policarbinos y materiales de carbono similares al diamante fabricados a partir de ellos), Bianconi, Patricia A. y otros, han dado a conocer "Un polímero [CR]n [R = H, (sustituido) hidrocarbilo, etc.] en el que átomos de C hibridizados tetraedralmente son enlazados entre sí por enlaces individuales 3 C-C para conseguir una columna de red al azar continua tridimensional y un grupo R está enlazado a cada átomo de C preparado por reducción de un monómero RCX3 (X = Cl, Br, I) (por ejemplo, PhCCl3) con una emulsión de aleación Na-K y un disolvente orgánico (por ejemplo, THF) o por reacción de CX4 (por ejemplo, CBr4), un yoduro alcalino (por ejemplo, MeI), y Na metálico. Se prepara un polímero [(R1C)x(R2Qy]n [R = H, (sustituido) hidrocarbilo, etc.] con una estructura similar a la del polímero [CR]n reduciendo monómeros R]CX3 y R2CX3 (por ejemplo, PhCCl3 y MeCCl3) con una emulsión de aleación Na-K y un disolvente orgánico. Se prepara un polímero [(RiC)x(R2SOy]n que tiene una estructura similar a la del polímero [CR]n por reducción de monómeros R[CX3 y R2SiX3 (por ejemplo, PhCCl3 y PhSiCl3) con una emulsión de aleación de Na-K y un disolvente orgánico. Se prepara un polímero [(RiC)x(R2M)y]n (M = metal, tal como Ti o Hf) que tiene una estructura similar a la del polímero [CR]n reduciendo monómeros R]CX3 y R2MX3 (por ejemplo, PhCCl3 y tricloruro de ciclopentadienil titanio) con una emulsión de aleación Na-K y un disolvente orgánico. Los polímeros son adecuados para pirolisis a 1000-1600 grados centígrados proporcionando productos de carbón parecido a diamante, por ejemplo, recubrimientos o sustratos duros de carbono”.

El documento US 2006/115772 da a conocer un procedimiento para sintetizar y obtener policarbinos utilizando bromoformo en una reacción de acoplamiento reductiva... [Seguir leyendo]

1- Método para la síntesis de policarbinos, caracterizado por,

 Colocación de trihaloalcano o mezclas de los mismos en cualquier proporción, un disolvente (2) y un electrolito en un contenedor (1),

 Aplicación de electricidad a los electrodos (4) utilizando una fuente de potencia adecuada (3)

2- Método para la síntesis de policarbinos, según la reivindicación 1, en el que los trihaloalcanos son cloroformo o bromoformo.

3- Método para la síntesis de policarbinos, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el disolvente es un disolvente orgánico.

4- Método para la síntesis de policarbinos, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el disolvente es acetonitrilo o tetrahidrofurano.

5- Método para la síntesis de policarbinos, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el disolvente es alcohol.

6- Método para la síntesis de policarbinos, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el electrolito es una sal simple.

7- Método para la síntesis de policarbinos, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el electrolito es cloruro sódico.

8- Método para la síntesis de policarbinos, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el electrolito es una sal de alquilamonio.

9- Método para la síntesis de policarbinos, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que se aplica electricidad en CC (Corriente Continua) a los electrodos.

10- Método para la síntesis de policarbinos, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la electricidad aplicada a los electrodos está comprendida entre 3 y 7 voltios.