СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АРОМАТИЧЕСКИХ ПОЛИАМИДОВ Российский патент 2005 года по МПК C08G69/32 

Описание патента на изобретение RU2245345C1

Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений, в частности, к способу получения термостойких полигетероариленов, которые могут быть использованы в промышленности полимерных изделий, в частности связующих для пластмасс и стеклопластиков, а также клеев, покрытий и пленочных материалов.

Известны (Пат. США №3418275, опубл. 1968 г., Пат. США №3624033, опубл. 1971 г., Федотова О.Я. и др. Высокомол. соед. - 1960. - Т.2. - с.899-903., Hesegawa H. Bull. Chem. Soc. Japan. - 1954. - V.27. - p.227-235.) классические способы получения ароматических полиамидов (АПА) низкотемпературной поликонденсацией диаминов с дикарбоновыми кислотами или их производными и гомополиконденсацией ароматических аминокислот или их производных в растворе, в расплаве и на границе раздела фаз. Данные методы приводят к получению полимеров с ограниченной растворимостью, недостаточной термостойкостью и небольшим интервалом между температурами размягчения и разложения и, как следствие, приводят к плохой перерабатывающейся способности полимеров данного типа.

Выделить наиболее близкий аналог предлагаемому изобретению невозможно, т.к. существующие методы и некоторые из них приведенные заключаются в реакциях поликонденсации или полимеризации мономера или мономеров, а предлагаемый метод заключается в перегруппировке предварительно полученного полиимидатного звена.

Техническим результатом изобретения является повышение термостойкости, улучшение физико-механических характеристик и обеспечение возможности переработки ПА в изделия современными промышленными методами.

Для достижения технического результата предложено получение N-фенилзамещеных ароматических ПА по реакции внутримолекулярной термической перегруппировки полиимидатов (полиимидоэфиров) перегруппировкой Чепмена [Вацуро К.В, Мищенко Г.Л. // Именные реакции в органической химии. М.: Химия, 1976, 471 с.; Chapman A.W. // J.Chem. Soc. 1925. V.127. P.1992]. Полиимидаты получают неравновесной поликонденсацией бис-фенолов с небольшим избытком N-фенилиминохлорида на основе моно- и дикарбоновых кислот (мольное соотношение бис-фенола к N-фенилиминохлориду 1,000:1,080-1,120) следующего строения:

Реакции осуществляют по следующей схеме:

Коэффициенты m и n - количество молей мономеров, вступивших в реакцию поликонденсации. Соотношение m/(n-m) и коэффициент р - степень полимеризации, лежащая в области 43-50 и 38-46, соответственно.

Реакцию неравновесной поликонденсации в растворе N-метил-2-пирролидона (N-МП) бис-фенола с N-фенилиминохлоридом проводят следующим образом.

В раствор (N-МП) бис-фенола и триэтиламина при перемешивании и 20°С небольшими порциями в течении 15-20 мин. вводят раствор (N-МП) N-фенилиминохлорида. После гомогенизации реакционную смесь помещают в металлическую баню с одновременным продуванием аргона. Поликонденсацию ведут в течение 15-16 часов при 150-160°С, в зависимости от строения исходных мономеров с образованием полиимидатов, выход 94-97%.

Перегруппировку осуществляли при 240-260°С в течение 5-6 часов, при этом происходило незначительное уменьшение молекулярной массы образующегося полиамида. Полимеры полностью растворимы в концентрированных серной и муравьиной кислотах, амидных растворителях. Условия проведения реакций и свойства полученных ароматических ПА приведены в таблице 1.

Строение полученных ароматических ПА подтверждено данными ИК-спектроскопии, ЯМР С13- и Н1-спектроскопии. Так, по данным ИК-спектроскопии характеристические полосы поглощения с области 1665-1635 см-1 (C=N) смещаются в область 1690-1660 см-1 (С=О), а полосы в области 1280-1260 см-1 имидоэфирной (С-О) связи практически отсутствуют.

Согласно данным динамического термогравиметрического анализа (5 град/мин, на воздухе), полиамиды теряют 10% начального веса при 410-460°С (см. Таблицу 1).

Прессованием порошков ароматических полиамидов при давлении 70-75 МПа и 250-350°С получены пресс-материалы, свойства которых приведены в Таблице 2.

Предлагаемый способ подтверждается следующими нижеприведенными примерами. Все примеры приведены с небольшим избытком N-фенилиминохлорида.

Пример 1. К раствору (N-МП) бис-фенола (0,01 моль) в трехгорлой колбе, снабженной мешалкой, вводом для аргона и капельной воронкой, при интенсивном перемешивании в присутствии триэтиламина (0.022 моль) в течение 15-20 мин. приливали раствор (N-МП) N-фенилиминохлорида на основе дикарбоновых кислот (0,011 моль) при 20°С. Гомогенизированную реакционную смесь погружали в баню с одновременной подачей аргона со скоростью 10-30 мл/мин. Синтез вели в течение 15-16 часов при 150-160°С. Продукт высаживали в 2%-ный водный раствор аммиака, отделяли на фильтре, промывали последовательно 1%-ным раствором бисульфита натрия и водой. Сушили в вакуум-шкафу при 60-70°С до постоянной массы.

Перегруппировку полиимидатов в ПА осуществляли в конденсационной пробирке при 240-260°С в течение 5-6 часов при продувании аргона со скоростью 10-30 мл/мин. Выход ПА количественный.

Пример 2. К раствору (N-МП) резорцина 1,1000 г (0,0100 моль) в трехгорлой колбе, снабженной мешалкой, вводом для аргона и капельной воронкой, при интенсивном перемешивании в присутствии триэтиламина 2,2220 г (0,0220 моль) в течение 15-20 мин. приливали раствор (N-МП) N,N’-дифенилизофталиминохлорида 3,8830 г (0,0110 моль) при 20°С. Гомогенизированную реакционную смесь погружали в баню с одновременной подачей аргона со скоростью 10-30 мл/мин. Синтез вели в течение 15-16 час при 150-160°С. Продукт высаживали в 2%-ный водный раствор аммиака, отделяли на фильтре, промывали последовательно 1%-ным раствором бисульфита натрия и водой. Сушили в вакуум шкафу при 60-70°С до постоянной массы.

Перегруппировку полиимидатов в ПА проводили аналогично примеру 1.

Пример 3. Неравновесную полигетероконденсацию между бис-фенолами и N-фенилиминохлоридами на основе монокарбоновых кислот, а именно поликонденсацию 1,1000 г (0,0100 моль) гидрохинона и 4,8060 г (0,0108 моль), 4,4’-окса-бис-(N-фениленбензиминохлорида) в присутствии триэтиламина 2,1816 г (0,0216 моль) и последующую перегруппировку в ПА проводили аналогично примеру 1.

Загрузка полиимидатов для перегруппировки в ПА во всех примерах составляла 0,005 моль, степень перегруппировки - 74,5-88,7%.

Таблица 2
Физико-механические свойства пресс-материалов на основе полученных ПА.
п./н.ПАУдельная ударная вязкость, кгс см/см2 ГОСТ 4647-80Разрушающее напряжение при растяжении, МПа ГОСТ 4648-71R’ или R’’R1.1a2a7,5-8,56002.1a2c6,5-7,55803.1b2a6,5-7,05904.1b2b6,0-6,55705.1.1a2a8,0-8,56006.1.1a2c7,0-7,55907.1.1b2b7,0-7,56208.1.1b2c7,0-7,5630

Как видно из приведенных данных Таблиц 1, 2, предлагаемый способ получения ароматических ПА выгодно отличается тем, что получаются полимеры с высокими значениями вязкостных свойств, сравнительно хорошей растворимостью и хорошей перерабатываемостью в полимерные материалы современными методами, а также высокими значениями физико-механических свойств их материалов и высокой стойкостью к термоокислительной деструкции.

Таблица 1
Условия получения и свойства ароматических ПА
п./н.ПАБрутто-формула эл/звенаМ.М. эл/звена г/мольη прив. (ДМФА) дл/г1Условия полученияТ начала разложения, °С2Т начала размягчения, °C3R’ или R’’RТ,°СПродол-сть, час1.C26H18O2N23900,6724054303202.2b0,6824054203153.C32H22O4N2S5300,7026054502804.1bC26H18O2N23900,6525064203005.2b0,7125064102956.C32H22O4N2S5300,6826054303107.1.1aC33H24O2N24800,6025064403008.2b0,6425064302909.C39H28O4N2S6200,66260545529010.1.1bС32Н22O3N24820,64250644027011.2b0,69250643028012.С38H26О5N2S6320,672605460270Примечания: 1 - измерения проведены при 20°С, с=0,5 г/дл. 2 - температура, соответствующая 10% потери массы. 3 - температура, соответствующая 5% деформации.

Вышеперечисленный комплекс практически полезных свойств полученных ароматических ПА определяет положительный эффект изобретения. Полученные ароматические ПА могут быть использованы в различных областях техники в качестве высокопрочных и высокотермостойких покрытий, связующих для пластмасс, стеклопластиков, пленок и клеев.

Похожие патенты RU2245345C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ N-ФЕНИЛЗАМЕЩЕННЫХ АРОМАТИЧЕСКИХ ПОЛИАМИДОВ 2006
  • Могнонов Дмитрий Маркович
  • Бурдуковский Виталий Федорович
  • Ботоева Светлана Обогоевна
  • Мазуревская Жанна Павловна
RU2305115C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АРОМАТИЧЕСКИХ ПОЛИАМИДОВ 2006
  • Могнонов Дмитрий Маркович
  • Бурдуковский Виталий Федорович
  • Стельмах Сергей Александрович
RU2321609C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АРОМАТИЧЕСКИХ АЦИКЛИЧЕСКИХ ПОЛИИМИДОВ 2013
  • Бурдуковский Виталий Федорович
  • Холхоев Бато Чингисович
  • Куприянова Ольга Сергеевна
RU2552523C1
Д. И. МенделееваВСЕСОЮЗНАЯ 1971
  • В. В. Коршак, Г. М. Цейтлин Г. М. Черкасова
SU298614A1
Способ получения карборансодержащих полиамидов 1976
  • Коршак Василий Владимирович
  • Кронгауз Евгения Семеновна
  • Бекасова Нина Ивановна
  • Комарова Людмила Григорьевна
  • Кофман Наталия Моновна
SU619492A1
ПОКРЫТИЯ ВОЛОКОННЫХ СВЕТОВОДОВ ИЗ АРОМАТИЧЕСКИХ ПОЛИАМИДОВ И СПОСОБ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ 2016
  • Выгодский Яков Семенович
  • Семенов Сергей Львович
  • Сапожников Дмитрий Александрович
  • Попова Надежда Александровна
  • Байминов Бато Александрович
  • Косолапов Алексей Федорович
  • Пластинин Евгений Александрович
RU2644891C1
Способ получения блокполиамидоэфиров 1976
  • Соколов Л.Б.
  • Логунова В.И.
  • Чекушина Н.Г.
  • Наумов В.С.
  • Кудим Т.В.
SU646606A1
Способ получения полиарилатов 1979
  • Заалишвили Малхаз Михайлович
  • Кацарава Рамаз Давидович
  • Харадзе Дареджан Петровна
  • Авалишвили Ламара Мартыновна
SU876663A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АРОМАТИЧЕСКИХ ПОЛИАМИДОВ 2013
  • Бурдуковский Виталий Федорович
  • Холхоев Бато Чингисович
RU2544990C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИ-(N-ФЕНИЛИМИНО)КАРБОФЕНИЛЕНОКСИДОВ 1997
  • Санжижапов Д.Б.
  • Тоневицкий Ю.В.
  • Эрдынеев Н.С.
  • Дорошенко Ю.Е.
RU2145966C1

Реферат патента 2005 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АРОМАТИЧЕСКИХ ПОЛИАМИДОВ

Изобретение относится к способу получения ароматических полиамидов, которые могут быть использованы в различных областях техники в качестве высокопрочных и высокотермостойких покрытий, связующих для пластмасс, стеклопластиков, клеев и пленок. Способ получения включает две стадии. На первой стадии получают полиимидаты неравновесной поликонденсацией бис-фенолов с N-фенилиминхлоридом на основе моно- и дикарбоновых кислот. Затем полученные полиимидаты подвергают перегруппировке Чепмена при 240-260°С в течение 5-6 час. Изобретение позволяет создать полимеры с хорошей растворимостью и повышенной термостойкость. 2 табл.

Формула изобретения RU 2 245 345 C1

Способ получения ароматических полиамидов, включающий неравновесную поликонденсацию бис-фенолов с N-фенилиминхлоридом на основе моно- и дикарбоновых кислот до получения полиимидатов и последующую их перегруппировку Чепмена при температуре 240-260 °С в течение 5-6 ч.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2005 года RU2245345C1

Линия для изготовления древесного слоистого материала (и ее варианты) 1982
  • Цимберов Лев Калманович
  • Хомченко Валентин Александрович
  • Григорьев Олег Петрович
  • Лифшиц Павел Давыдович
  • Трофимова Ирина Владимировна
SU1021608A1
0
SU191119A1
US 5502155 A, 26.03.1996
ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ, Т
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Ухват 1923
  • Ковганкин С.А.
SU899A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОЛОКНООБРАЗУЮЩЕГО ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКОГО АРОМАТИЧЕСКОГО ПОЛИАМИДА 1975
  • Глазунов В.Б.
  • Комиссаров В.И.
  • Серков А.Т.
  • Шимко И.Г.
  • Соколовский Б.М.
  • Чивилихина М.П.
  • Журавский В.Г.
  • Токарев А.В.
SU646605A1

RU 2 245 345 C1

Авторы

Могнонов Д.М.

Бурдуковский В.Ф.

Ботоева С.О.

Мазуревская Ж.П.

Кушнарев Д.Ф.

Рохин А.В.

Даты

2005-01-27Публикация

2003-04-30Подача