Диглицидиловый эфир 3,4,5,6-тетрахлорфталевой кислоты в качестве мономера для получения эпоксидных полимеров Российский патент 2024 года по МПК C08G59/24 C07D303/44 

Изобретение относится к химическим соединениям, а именно к хлорсодержащему диглцидиловому эфиру, который может быть использован в качестве мономера для получения эпоксидных полимеров. Технический результат - расширение ассортимента мономеров с реакционноспособными концевыми группами, вступающих в реакции синтеза полимеров.

Предлагается применение диглицидилового эфира 3,4,5,6-тетрахлорфталевой кислоты

в качестве мономера для получения эпоксидных полимеров.

Известны хлорсодержащие эпоксидные соединения, которые используются в качестве мономеров для синтеза эпоксидных полимеров:

1. Пат. Японии № 15540, сер. 2, сб. 12-68, опубл. 1964.

2. Пат. США № 3399174, кл. 260-47, опубл. 1968.

3. Авт. свид. СССР № 684044, С 08G 59/00. Опубл. 05.09.79. Бюлл. №33.

4. Авт. свид. СССР № 1219595, С 08G 59/06. Опубл. 23.03.86. Бюлл. №11.

5. Авт. свид. СССР № 1126571, C 07D 303/28. Опубл. 23.03.86. Бюлл. №11. 30.11.84. Бюлл. № 44.

Недостатками этих мономеров являются недостаточно высокие значения огнестойкости и механических свойств получаемых на их основе эпоксидных полимеров.

Более близким к предлагаемым по структуре и свойствам является [6] Пат. РФ № 2757583, С07D 303/44, C08G 59/24. Диглицидиловый эфир 4-хлорфталевой кислоты в качестве мономера для получения эпоксидных полимеров. Опубл. 19.10.2021. Бюлл. № 29. В этом источнике предлагается использовать диглицидиловый эфир 4-хлорфталевой кислоты в качестве мономера для получения эпоксидных полимеров. При достаточно высоких значениях огнестойкости и механических свойств получаемых полимеров, они не обладают высокой термостойкостью.

Задачей изобретения является расширение ассортимента мономеров с реакционноспособными концевыми эпоксидными группами и получаемых на их основе полимеров с заранее заданным комплексом необходимых свойств и работающих под действием различных экстремальных условий.

Задача решается получением хлорсодержащего диэпоксида - ди[1,2-карбокси-(2,3-эпокси-пропан)]3,4,5,6-тетрахлор-бензола взаимодействием 3,4,5,6-тетрахлорфталевой кислоты с эпихлоргидрином (ЭХГ) в присутствии раствора основания.

Пример 1

В трехгорловую колбу, снабженную мешалкой, термометром и обратным холодильником, загружают 15,195 г (0,05 моль) 3,4,5,6-тетрахлорфталевой кислоты, 18,5 г (0,2 моль), эпихлоргидрина. Включают перемешивание, и повысив температуру до 65 °С, выдерживают в течение 45 мин., добавляют 4,4 г (0,11 моль) гидроксида натрия в виде 12,6 н. раствора. Температура за счет экзотермической реакции поднимается до 82 °С. Выдерживают при этой температуре в течение 90 мин. После этого, содержимое колбы охлаждают до 50 °С, убирают мешалку, присоединяют прямой холодильник, и под пониженным давлением, отгоняют эпихлоргидрин. Содержимое колбы разбавляют 150 мл хлороформа и промывают дистиллированной водой до отрицательной реакции промывных вод на хлор-ионы, и нейтральной реакции по фенолфталеину. После этого, проводят отгонку хлороформа при 70 °С сначала при атмосферном давлении, затем при пониженном давлении. Получают 19,22 г (92,4 %) светло-желтого порошка - диэпоксида - ди[1,2-карбокси-(2,3-эпокси-пропан)]3,4,5,6-тетрахлор-бензола. Температура плавления - 92-94 °С. Из результатов элементного анализа, функционального анализа, тонкослойной хроматографии, ИК-спектроскопии образуется диглицидиловый эфир 3,4,5,6-тетрахлорфталевой кислоты формулы:

Расчетная молекулярная масса продукта = 416,04 г/моль; элементный состав, %:

С = 40,42/40,56; Н = 2,42/2,48; О = 23,07/22,75; Сl = 34,09/35,12 (в числителе вычислено, в знаменателе - найдено). Содержание эпоксидных групп (%) - 20,6/18,4 (в числителе вычислено, в знаменателе - найдено).

В ИК-спектрах обнаружены полосы поглощения в области, см^-1: 1076-1063 (C_аром-Cl); 915, 885 (эпоксидная группа); 1730-1710 (сложноэфирная группа).

Пример 2

По примеру 1, только количество эпихлоргидрина в реакционной смеси составляет 37,0 г (0,4 моль). Выход продукта реакции составляет 19,45 г, (93,5 %). Содержание эпоксидных групп (%) - 20,6/18,8 (в числителе вычислено, в знаменателе - найдено).

Пример 3

По примеру 1, только количество эпихлоргидрина в реакционной смеси составляет 46,25 г (0,5 моль). Выход продукта реакции составляет 19,72 г, (94,7 %). Содержание эпоксидных групп (%) - 20,6/18,9 (в числителе вычислено, в знаменателе - найдено).

Пример 4

По примеру 1, только количество эпихлоргидрина в реакционной смеси составляет 55,5 г (0,6 моль). Выход продукта реакции составляет 19,8 г (95,2 %). Содержание эпоксидных групп (%) - 20,6/20,1 (в числителе вычислено, в знаменателе - найдено).

Синтезированный диглицидиловый эфир 3,4,5,6-тетрахлорфталевой кислоты отверждается известными отвердителями аминного и ангидридного типов.

В табл. 1 приведены некоторые свойства эпоксидных полимеров, полученных из мономера, полученного по примеру 4.

Таблица 1 Эпоксидный полимер Свойства отвержденных эпоксидных полимеров Время самозатухания, сек σ_разр., кгс/см² Т_2%, °С По примеру 4 0-1 890-900 435-445 Аналог 1-2 850-880 400-420 σ_разр. - разрушающее напряжение при статическом изгибе;
Т_2% - температура 2%-й потери массы на воздухе.

При прикладном использовании предлагаемого диглицидилового эфира 3,4,5,6-тетрахлорфталевой кислоты получаются полимеры 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.

Изобретение относится к применению диглицидилового эфира 3,4,5,6-тетрахлорфталевой кислоты формулы

в качестве мономера для получения эпоксидных полимеров. Технический результат – расширение ассортимента мономеров с реакционно-способными концевыми группами, вступающих в реакции синтеза полимеров. 1 табл., 4 пр.

Применение диглицидилового эфира 3,4,5,6-тетрахлорфталевой кислоты формулы

в качестве мономера для получения эпоксидных полимеров.