固有の微細孔を有するポリマー

固有ミクロ多孔性ポリマー（PIM ）は、 Neil McKeown、Peter Buddらの研究によって開発されたユニークなクラスのミクロ多孔性材料です。 ^[1] PIMには、幅2nm未満の相互接続された分子間空隙の連続ネットワークが含まれます。多孔質有機ポリマーに分類されるPIMは、固体状態で効率的に詰め込まれない剛性でねじれた高分子鎖から多孔性を生成します。^{[2] PIMは、}スピロ中心またはバックボーンに沿った他のねじれ部位によって中断された縮合環配列で構成されています。縮合環構造のため、PIMはポリマーバックボーンに沿って自由に回転することができず、高分子成分の立体配座が再配置されず、合成中に高度にねじれた形状が固定されます。

PIM では、非ネットワーク高分子構造が剛性で非線形であることが必要である。永続的なミクロ多孔性を維持するためには、縮合環構造を使用してポリマー鎖に沿った回転を禁止するか、立体阻害によって強く妨げて、ポリマーが効率的にパッキングできるようにする立体配座の変化を回避する必要がある。この結果、立体配座が固定されたモノマーと、回転が禁止される結合を提供する重合反応が使用される。^[3]自立型フィルムを形成するのに十分な質量の PIM を調製するために、3 つの主なタイプの重合反応が効果的に使用されてきた。これらには、ジベンゾジオキシン結合を形成する二重芳香族求核置換機構に基づく重合反応、トロガー塩基形成を使用した重合、およびモノマー単位間のアミド結合形成が含まれる。^[3]合成後の反応によって PIM の構造を変更することも可能です。^[4]ただし、これにより、鎖間の凝集相互作用が追加されるため、固有のミクロ多孔性が減少する可能性があります。

これらのポリマーは、固有の微細多孔性があるため、自由体積が大きく、内部表面積が大きく、ガスに対する親和性が高い。PIMの新しい特性は、ネットワーク構造を持たず、多くの場合、有機溶媒に自由に溶解することです。^[5]これにより、PIMを溶液から沈殿またはキャストして、さまざまな用途に有用な微細多孔性粉末または自立型フィルムを得ることができます。たとえば、PIMの最初の商業的用途は、3Mによって開発されたセンサーでした。^[6]さらに、PIMの小さなガスに対する親和性と自立型フィルムを形成する能力により、ガス分離や二酸化炭素回収などの産業用分離プロセス用の膜材料および吸着剤として積極的に研究されています。PIM膜は、Robesonによる2008年の性能の上限の改訂に貢献したことでも積極的に研究されています^{[7] [説明が必要]。}膜ガス分離における重要なパラメータは、選択性のために透過性を犠牲にしなければならないと述べています。 PIM 膜研究の特に活発な分野には、透過性の向上、老化の低減、選択性の調整などがあります。PIM は、無機材料、金属有機構造体、炭素などのさまざまな材料を使用した混合マトリックス膜の作成にも使用されます。