СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АРОМАТИЧЕСКИХ ПОЛИАМИДОВ Российский патент 2015 года по МПК C08G69/28 

Описание патента на изобретение RU2544990C2

Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений, в частности к способу получения термостойких гетероцепных полимеров, которые могут быть использованы в промышленности полимерных изделий как связующие 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 в химии полимеров способы получения ароматических полиамидов (АПА), заключающиеся в поликонденсации диаминов с галогенангидридами ароматических дикарбоновых кислот. Однако каждый отдельный дихлорангидрид необходимо синтезировать и доводить до требуемой кондиции, что связано с дополнительными затратами. Высокая гидролитическая неустойчивость дихлорангидридов помимо гибели функциональных групп приводит к выделению хлористого водорода. Последний также выделяется и в процессе получения полимера, что вызывает коррозию аппаратуры и образование солей с диаминами или с растущими полимерными цепями, которые, как правило, нереакционноспособны. Поэтому процесс получения АПА требует довольно сложного аппаратурного оформления из коррозионно-стойких материалов и/или присутствия акцептора хлороводорода.

Предлагаемый метод заключается в использовании стабильных мономеров, что исключает указанные трудности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения АПА (Патент №2306347 РФ / Могнонов Д.М., Бурдуковский В.Ф., Стельмах С.А.; Заявл. 11.12.2006; Опубл. 10.04.2008. - Бюл. №10),принятый за прототип, основанный на взаимодействии ароматических динитрилов с бис-фенолами в присутствии каталитических количеств хлорида сурьмы(III), хлорида и бромида алюминия при 170-220°C в течение 21-30 ч. Приведенная вязкость АПА, полученных таким способом,составляет 0.23-0.55 дл/г (H2SO4, 25°C).

Техническим результатом изобретения является увеличение молекулярной массы полимера, улучшение физико-механических характеристик материалов, сокращение продолжительности и температуры реакции.

Для достижения технического результата предложено получение АПА сополимеризацией динитрилов с бис-фенолами в ионной жидкости - 1-бутил-3-метилимидазолий гептахлордиалюминат ([bmim]Al2Cl7) при 150-180°C в течение 10-12 ч по следующей схеме:

Характеристическая вязкость составляет 0.43-0.87 дл/г (H2SO4, 20°C). Полимеры полностью растворимы в амидных растворителях при умеренном нагревании в концентрированных серной и муравьиной кислотах.

Термостойкость (по данным ТГА (5°C/мин, воздух), 10%-ная потеря массы) и теплостойкость полимеров (Тст.) составляет 440-490°C и 250-320°C соответственно.

Строение АПА подтверждено данными ИК, ЯМР 1H и 13C-спектроскопией. Так, по данным ИК-спектроскопии (KBr, см-1) присутствуют характеристические полосы поглощения при 1650-1660 (C=O) и 3390-3380 (N-H). Наиболее доказательными являются данные ЯМР 13C-спектроскопии (ДМСО-d6, δ, м.д.): сигнал при 164.83, свидетельствующий о наличии карбонильного атома углерода и ЯМР 1H-спектроскопии (ДМСО-d6, δ, м.д.): сигнал при 10.3, свидетельствующий о наличии атома водорода амидной связи.

Пленочные материалы получали поливом 18-20% раствора полимера в диметилформамиде на стеклянную подложку. Физико-механические свойства пленок представлены в таблице 1.

Таблица 1. Физико-механические свойства пленок на основе АПА АПА σраст., МПа εразр., % Ar R 56.4 4.6 60.5 4.0 71.2 3.2 59.5 4.1

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

Таблица 2 Физико-механические свойства пресс-материалов. АПА Удельная ударная вязкость, МПА ГОСТ 4647-80 Разрушающее напряжение при растяжении, МПа ГОСТ 4648-71 Ar R 72-75 110 75-78 113 70-73 117 83-86 98

Предлагаемый способ подтверждается следующими нижеприведенными примерами.

Пример 1. В колбу загружали 3.4875 г [bmim]Cl (19.9857 ммоль) и при 20°C и интенсивном перемешивании небольшими порциями добавляли 5.3361 г хлорида алюминия (39.9714 ммоль). После полной гомогенизации небольшими порциями в полученную [bmim]Al2Cl7 (плотность 1.334 г/мл, 25°C) добавляли смесь 0.507 г 1,3-дицианобензола (5.292 ммоль) и 0.4356 г резорцина (5.292 ммоль). Реакционную массу интенсивно перемешивали 10 ч при 200°C. Затем высаживали в 1%-ный раствор гидроксида натрия, отфильтровывали и многократно промывали водой. Сушили в вакууме при 60-70°C до постоянной массы. Выход полимера количественный, характеристическая вязкость 0.87 дл/г (H2SO4, 20°C).

Пример 2. В колбу загружали 3.4875 г [bmim]Cl (19.9857 ммоль) и при 20°C и интенсивном перемешивании небольшими порциями добавляли 5.3361 г хлорида алюминия (39.9714 ммоль). После полной гомогенизации небольшими порциями в полученную [bmim]Al2Cl7 (плотность 1.334 г/мл, 25°C) добавляли смесь 0.507 г 1,3-дицианобензола (5.292 ммоль) и 1.2066 г 4,4'-дифенилолпропанола (5.292 ммоль). Реакционную массу интенсивно перемешивали 12 ч при 200°С. Затем высаживали в 1%-ный раствор гидроксида натрия, отфильтровывали и многократно промывали водой. Сушили в вакууме при 60-70°С до постоянной массы. Выход полимера количественный, характеристическая вязкость 0.81 дл/г (H2SO4, 20°С).

Пример 3. В колбу загружали 3.4875 г [bmim]Сд (19.9857 ммоль) и при 20°С и интенсивном перемешивании небольшими порциями добавляли 5.3361 г хлорида алюминия (39.9714 ммоль). После полной гомогенизации небольшими порциями в полученную [bmim]Al2Cl7 (плотность 1.334 г/мл, 25°C) добавляли смесь 1.1642 г 4,4'-дицианодифенилоксида (5.292 ммоль) и 1.2066 г 4,4'-дифенилолпропанола (5.292 ммоль). Реакционную массу интенсивно перемешивали 12 ч при 200°С. Затем высаживали в 1%-ный раствор гидроксида натрия, отфильтровывали и многократно промывали водой. Сушили в вакууме при 60-70°С до постоянной массы. Выход полимера количественный, характеристическая вязкость 0.75 дл/г (H2SO4, 20°С).

Пример 4. В колбу загружали 3.4875 г [bmim]Cl (19.9857 ммоль) и при 20°C и интенсивном перемешивании небольшими порциями добавляли 5.3361 г хлорида алюминия (39.9714 ммоль). После полной гомогенизации небольшими порциями в полученную [bmim]Al2Cl7 (плотность 1.334 г/мл, 25°C) добавляли смесь 0.507 г 1,4-дицианобензола (5.292 ммоль) и 1.503 г фенолфталеина (5.292 ммоль). Реакционную массу интенсивно перемешивали 10 ч при 200°C. Затем высаживали в 1%-ный раствор гидроксида натрия, отфильтровывали и многократно промывали водой. Сушили в вакууме при 60-70°C до постоянной массы. Выход полимера количественный, характеристическая вязкость 0.87 дл/г (H2SO4, 20°C).

Как видно из приведенных данных Таблиц 1, 2,Ю предлагаемый способ получения АПА выгодно отличается тем, что прост, получаются полимеры с высокими значениями молекулярной массы, сравнительно хорошей растворимостью и способностью к переработке в материалы современными методами, а также высокими значениями физико-механических свойств их материалов и высокой стойкостью к термоокислительной деструкции.

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

Похожие патенты RU2544990C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АРОМАТИЧЕСКИХ АЦИКЛИЧЕСКИХ ПОЛИИМИДОВ 2013
  • Бурдуковский Виталий Федорович
  • Холхоев Бато Чингисович
  • Куприянова Ольга Сергеевна
RU2552523C1
Способ получения ациклических полиимидов 2019
  • Очиров Борис Дамбаевич
  • Бурдуковский Виталий Федорович
RU2697529C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АРОМАТИЧЕСКИХ ПОЛИБЕНЗИМИДАЗОЛОВ 2010
  • Бурдуковский Виталий Федорович
  • Холхоев Бато Чингисович
  • Могнонов Дмитрий Маркович
RU2440345C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АРОМАТИЧЕСКИХ ПОЛИАМИДОВ 2006
  • Могнонов Дмитрий Маркович
  • Бурдуковский Виталий Федорович
  • Стельмах Сергей Александрович
RU2321609C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АРОМАТИЧЕСКИХ ПОЛИАМИДОВ 2003
  • Могнонов Д.М.
  • Бурдуковский В.Ф.
  • Ботоева С.О.
  • Мазуревская Ж.П.
  • Кушнарев Д.Ф.
  • Рохин А.В.
RU2245345C1
ЗАМЕЩЕННЫЕ 4-ФЕНИЛАЗОФТАЛОНИТРИЛЫ И ПОЛИМЕРЫ С НЕЛИНЕЙНЫМИ ОПТИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ, СОДЕРЖАЩИЕ ЭТИ ФРАГМЕНТЫ В БОКОВОЙ И ОСНОВНОЙ ЦЕПИ ПОЛИМЕРА 2007
  • Носова Галина Ивановна
  • Якиманский Александр Владимирович
  • Кудрявцев Владислав Владимирович
  • Абрамов Игорь Геннадьевич
  • Лысков Владислав Борисович
  • Маковкина Ольга Владимировна
  • Горбань Наталия Бабамурадовна
RU2369597C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ N-ФЕНИЛЗАМЕЩЕННЫХ АЦИКЛИЧЕСКИХ ПОЛИИМИДОВ 2011
  • Бурдуковский Виталий Фёдорович
  • Могнонов Дмитрий Маркович
RU2453562C1
КОМПЛЕКСНАЯ ВЫСОКОПРОЧНАЯ ВЫСОКОМОДУЛЬНАЯ ТЕРМОСТОЙКАЯ НИТЬ ИЗ ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКОГО АРОМАТИЧЕСКОГО СОПОЛИАМИДА И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) 2011
  • Комиссаров Валерий Иванович
  • Шорин Сергей Викторович
  • Кулешова Лидия Алексеевна
  • Тихонов Игорь Владимирович
  • Щетинин Виктор Михайлович
RU2487969C1
ПАРААРАМИДНЫЙ ПРЯДИЛЬНЫЙ РАСТВОР, ПАРААРАМИДНОЕ ВОЛОКНО, ПАРААРАМИДНАЯ ВОЛОКНИСТАЯ МАССА, СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПАРААРАМИДНОГО ВОЛОКНА И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПАРААРАМИДНОЙ ВОЛОКНИСТОЙ МАССЫ 1993
  • Цутому Такахаси
  • Хироюки Сато
RU2113561C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ N-ФЕНИЛЗАМЕЩЕННЫХ АРОМАТИЧЕСКИХ ПОЛИАМИДОВ 2006
  • Могнонов Дмитрий Маркович
  • Бурдуковский Виталий Федорович
  • Ботоева Светлана Обогоевна
  • Мазуревская Жанна Павловна
RU2305115C1

Реферат патента 2015 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 связующих для пластмасс, стеклопластиков, клеев и пленок. Способ получения ароматических полиамидов заключается в том, что ароматические динитрилы подвергают взаимодействию с бисфенолами в ионной жидкости при 150-180°C в течение 10-12 часов. Ионная жидкость представляет собой 1-бутил-3-метилимидазолий гептахлордиалюминат ([bmim]Al2Cl7). Изобретение позволяет сократить температуру и продолжительность синтеза, увеличить молекулярную массу полимера, а также улучшить физико-механические показатели материалов на их основе. 2 табл., 4 пр.

Формула изобретения RU 2 544 990 C2

Способ получения ароматических полиамидов, отличающийся тем, что полиамиды образуются при взаимодействии ароматических динитрилов с бисфенолами в ионной жидкости - 1-бутил-3-метилимидазолий гептахлордиалюминат ([bmim]Al2Cl7) при 150-180°C в течение 10-12 ч.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2015 года RU2544990C2

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АРОМАТИЧЕСКИХ ПОЛИАМИДОВ 2006
  • Могнонов Дмитрий Маркович
  • Бурдуковский Виталий Федорович
  • Стельмах Сергей Александрович
RU2321609C1
Kholkhoev B
Ch
et
al
Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Russian Chemical Bulletin, 2010, v
Устройство для охлаждения водою паров жидкостей, кипящих выше воды, в применении к разделению смесей жидкостей при перегонке с дефлегматором 1915
  • Круповес М.О.
SU59A1
Ковшевой элеватор для драг и землечерпалок 1924
  • Кудрявцев Н.Ф.
SU2159A1
Способ приготовления лака 1924
  • Петров Г.С.
SU2011A1

RU 2 544 990 C2

Авторы

Бурдуковский Виталий Федорович

Холхоев Бато Чингисович

Даты

2015-03-20Публикация

2013-08-01Подача