Диметиловый эфир 4-хлорфталевой кислоты в качестве пластификатора полимеров Российский патент 2021 года по МПК C07C69/80 C08K5/12 

Изобретение относится к новым химическим соединениям, а именно к хлорсодержащему диметиловому эфиру фталевой кислоты, который может быть использован в качестве пластификатора полимеров, полупродукта для синтеза мономеров, используемых для получения полимеров, в частности полиимидов.

Изобретение относится к новому химическому соединению, конкретно к ди(1,2-метилкарбоксилат)4-хлор-бензолу:

проявляющего пластифицирующие свойства, а так же мономера с реакционноспособными концевыми группами, вступающего в реакции синтеза полимеров.

Известны диалкиловые эфиры фталевой кислоты, и способы их получения, которые используются в качестве пластификаторов различных полимеров:

1. Справочник химика 21 стр. 671. Химия и химическая технология.

https://www.chem21.info/page/002204213213070044112171038177108225007175230096/

2. Пат. РФ № 2064923. Способ получения пластификаторов поливинилхлорида. Опубл. 10.08.1996 г.

3. Пат. РФ № 2158729. Способ получения диэтилового эфира фталевой кислоты. Опубл. 10.11.2000г.

4. Кнунянц И.Л. Химическая энциклопедия в 5 томах. - Советская энциклопедия. 1988г. С. 1116-1118.

Обнаружить описание и способ получения диметилового эфира 4-хлорфталевой кислоты в доступной литературе не удалось.

Более близким к предлагаемым по структуре и свойствам (аналог) является Авт. свид. СССР № 525662. Хлорсодержащие сложные эфиры карбоновых кислот, проявляющие пластифицирующие свойства. Опубл. 25.08.76. Бюлл. № 31.

Согласно авторскому свидетельству, предлагаются соединения:

где R - алкил, фенил, проявляющие пластифицирующее действие по отношению к поливинилхлориду. Недостатками этих мономеров являются недостаточно высокие значения термостойкости и механических свойств получаемых на их основе пластифицированных полимерных композитов.

Задачей изобретения является расширение ассортимента органических соединений, проявляющих пластифицирующие свойства, а так же мономеров с реакционноспособными концевыми группами, вступающих в реакции синтеза полимеров.

Задача решается получением нового хлорсодержащего диметилового эфира - ди(1,2-метилкарбоксилат)4-хлор-бензола взаимодействием 4-хлорфталевого ангидрида (4-ХФА) с метанолом в присутствии серной кислоты.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

В трехгорловую колбу, снабженную мешалкой, термометром и обратным холодильником, загружают 36,512 г (0,2 моль) 4-хлорфталевого ангирида, 81 мл метанола (2 моль), 0,1 г концентрированной серной кислоты (ρ = 1,84 г/мл). Мольное соотношение 4-ХФА:метанол составляет 1:10. Включают перемешивание и, повысив температуру до 50°С, проводят реакцию этерификации в течение 30 минут, затем повышают температуру до 60°С, и выдерживают реакционную смесь в течение 60 минут. После этого, содержимое колбы нагревают до 75°С в водяной бане, убирают мешалку, и отгоняют избыток метилового спирта. Содержимое колбы - маслянистую жидкость разбавляют 50 мл хлороформа и промывают раствором гидрокарбоната натрия в дистиллированной воде до нейтральной реакции промывных вод по фенолфталеину. После этого, проводят отгонку хлороформа при температуре 75°С водяной бани. Получают 38,87 г (85 %) светло-желтой жидкости - ди(1,2-метилкарбоксилат)4-хлор-бензола.

Из результатов элементного анализа, функционального анализа, тонкослойной хроматографии, ИК-спектроскопии образуется диметиловый эфир 4-хлорфталевой кислоты формулы:

Расчетная молекулярная масса продукта = 228,6317 г/моль; элементный состав, %: С = 52,53/51,66; Н = 3,97/3,59; О = 27,99/28,24; Сl = 15,51/15,36 (в числителе вычислено, в знаменателе - найдено).

В ИК-спектрах обнаружены полосы поглощения в области, см^-1: 1090-1072 (C_аром-Cl); (валентные колебания -С=О сложноэфирной группы); 1280-1050 (валентные колебания простой эфирной -С-О-С- связи).

Пример 2.

По примеру 1, только количество метанола в реакционной смеси составляет 89 мл (2,2 моль). Мольное соотношение 4-ХФА:метанол составляет 1:11. Выход продукта реакции составляет 39,85 г (87,2%).

Пример 3.

По примеру 1, только количество метанола в реакционной смеси составляет 97 мл (2,4 моль). Мольное соотношение 4-ХФА:метанол составляет 1:12. Выход продукта реакции составляет 41,34 г (90,4%).

Пример 4.

По примеру 1, только количество метанола в реакционной смеси составляет 101 г (2,5 моль). Мольное соотношение 4-ХФА:метанол составляет 1:12,5. Выход продукта реакции составляет 42 г (92%).

Пример 5.

По примеру 1, только количество метанола в реакционной смеси составляет 105 мл (2,6 моль). Мольное соотношение 4-ХФА:метанол составляет 1:13. Выход продукта реакции составляет 42,3 г (92,5%).

Пример 6.

По примеру 1, только количество метанола в реакционной смеси составляет 113,5 мл (2,8 моль). Мольное соотношение 4-ХФА:метанол составляет 1:14. Выход продукта реакции составляет 42,7 г (93,3%).

Синтезированный диметиловый эфир 4-хлорфталевой кислоты проявляет пластифицирующее влияние по отношению к полимерам, а также может быть использован как мономер с реакционноспособными концевыми группами, вступающего в реакции синтеза полимеров.

Предлагаемое соединение имеет жидкое агрегатное состояние, что дает возможность получать на его основе заливочные компаунды, пластификаторы, обладающие повышенной огнестойкостью и другими важными эксплуатационными характеристиками.

В таблице приведены некоторые свойства поливинилхлорида, пластифицированных синтезированным по примеру 5 диметиловым эфиром 4-хлорфталевой кислоты и аналога.

Таблица

Композит Свойства пластифицированного поливинилхлорида ε, % σ_разр., кгс/см² Т_2%, °С По примеру 5 220-240 380-460 210-280 Аналог 210-230 190-220 200-260

σ_разр. - разрушающее напряжение при растяжении;

ε - относительное удлинение при разрыве.

При прикладном использовании диметилового эфира 4-хлорфталевой кислоты получаются полимеры и композиты с повышенными значениями огне-, тепло- и термостойкости, сохраняющие хорошие диэлектрические свойства в широком интервале температур и частот, легко растворимы в обычных органических растворителях и могут перерабатываться в изделия обычными технологическими методами.

Технический результат - расширение ассортимента органических соединений, проявляющих пластифицирующие свойства, а так же мономеров с реакционноспособными концевыми группами, вступающих в реакции синтеза полимеров.

Изобретение относится к применению диметилового эфира 4-хлорфталевой кислоты формулы в качестве пластификатора поливинилхлорида. Изобретение позволяет получать полимеры и композиты с повышенными значениями огне-, тепло- и термостойкости, сохраняющие хорошие диэлектрические свойства в широком интервале температур и частот, легко растворимые в обычных органических растворителях, и которые могут перерабатываться в изделия обычными технологическими методами. 1 табл., 6 пр.

Применение диметилового эфира 4-хлорфталевой кислоты формулы

в качестве пластификатора поливинилхлорида.